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中国储能网|电池安全引担忧,大容量大尺寸电芯热安全测试的答案在哪里?

更新时间:2023-09-28  |  点击率:666

中国储能网讯:BAC(battery adiabatic calorimeter)系列电池绝热量热仪通过追踪电池温度变化并动态调节环境温度,可消除电池与环境之间的温差,从技术层面实现系统的热动态封闭。在这种绝热测试环境下,电池的温度变化必然是自身吸放热导致的。因此通过大型电池绝热量热仪可以准确测定电池热失控过程中的关键参数。

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电池热安全测试驶向“新大陆"

中国科学院院士欧阳明高在CIBF2023上发表演讲,他指出大容量电池中磷酸铁锂电池的燃爆指数可以达到三元电池的两倍,大容量磷酸铁锂电池也需要进行严格的热安全测试。

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他表示,一般认为磷酸铁锂电池比较安全,本质上对于小的磷酸铁锂电池的确是这样,因为正极材料基本到500以上才可能出现分解,但是大容量磷酸铁锂电池内部温度可以超过800度,这就超过了磷酸铁锂正极分解的温度。在一般情况下正极磷酸铁锂对小安时是不分解的,所以热失控不剧烈,但是大容量磷酸铁锂电池可以分解,而且它产生大量可燃的电解液蒸汽,这跟高镍三元是不一样的。

现在的储能电池基本上都是300Ah以上,内部可能达到700-900并引起正极材料分解,导致发生剧烈的热失控,因此同样需要对大容量磷酸铁锂电池进行严格的热安全测试。

再看看磷酸铁锂的产气,它产生的氢气慢慢增加,随着SOC的增加,氢气到50%以上,这也是非常危险的。比较一下两种电池的燃爆风险,磷酸铁锂电池的燃爆指数是三元电池的两倍。三元电池是自己容易热失控,自己把自己点着,磷酸铁锂电池自己点不着,但是它的气体爆炸的风险比三元电池要高,一旦在外面遇到火花它更危险。

随着新能源汽车渗透率的快速提升,“续航焦虑"等多种因素推动电池单体向大体积与高比能量发展,电池的安全性再次成为行业与市场首要考虑的因素。中国的锂电池产业具备创新能力与规模效应,然而全球范围内却鲜有与超大尺寸(长边≤1500mm)电芯热安全测试需求相匹配的热分析仪器。在发展迅猛的锂电池领域,依靠理论值、经验值对于研究电池的安全边界与失效危害十分不可靠,缺少科学准确的电池热特征参数测试将制约产业的长期健康发展。

继续探索电池行业前沿的“新大陆"需要更科学、专业的测试工具。仰仪科技创新设计的BAC系列全尺寸大型电池绝热量热仪突破传统ARC腔体体积小、耐压/保压能力弱的局限,将为大容量、高比能量电芯提供热测试解决方案。

  专业资质:绝热量热仪+定容燃烧。弹二合一

锂电池的“放热"和“产气"是研究者和从业者长期关注的两大议题。高能量密度和电池材料的自反应特性让锂电池在滥用条件下易诱发不可预测的放热和产气行为,并可能造成热失控、燃烧或爆炸等严重后果。

对于小型电池单体的产气测试,传统方法之一是采用绝热量热仪加装气体收集容器实现;另一类则依靠炉腔密封性直接测试,但由于其结构缺陷带来的对流热散失会导致炉壁与样品温差过大,最终影响测试结论的可信度。

对于热失控产气更加剧烈的大型单体,一方面庞大的气体收集容器可能会大幅削弱仪器的绝热性能;另一方面瞬间的热失控冲击与产气压力甚至会对传统的绝热仪器结构造成不可修复的破坏。

针对以上问题,BAC系列大型电池绝热量热仪的工程师们设计了两种路线,其中以BAC-1000A为代表的密闭型仪器创新地将绝热量热仪与定容燃烧。弹合二为一,能够在绝热条件下同步完成热失控产气测试,进一步提高试验的效率和可靠性,从而达到1+1远大于2的效果。


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BAC系列密闭型大电池(BAC-1000A,BAC-800B)兼备绝热量热仪与定容燃烧。弹的功能特点,具备《特种设备制造监督检验证书(压力容器)》

BAC系列泄压型大电池强调仪器安全性,同时具备一定的炉体密封性能,并使用特制的密封测试罐;

  跟跑、陪跑、领。跑

BAC系列产品的果实建立在中国锂电池产业快速发展的沃土之上,也源于仰仪科技对锂电池行业现状的深入思考和持续改进的追求。BAC系列仪器的研发团队从市场需求出发,以解决行业痛点为己任,积极寻找创新方案。

用户需求:随着电动汽车和可再生能源的发展,对大容量、高能量密度电池的需求日益增长。同时,人们对电池安全性的关注也达到了新的高度。

行业痛点:锂电池在高温、高寒等环境下容易出现热失控或性能衰减现象,引发安全隐患;此外传统电池的能量密度和循环寿命仍有待提高。然而当前的电池ARC已经无法满足新型锂电池的安全测试和研发。

从早期的热分析技术攻关开始,在追赶发达技术水平的过程中逐渐依靠绝热加速量热仪(TAC-500A)与进口打出平手,再到如今BAC系列全尺寸大型电池绝热量热仪的推出,仰仪科技在新旧赛道的切换中持续践行着自主创新的使命。