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                全尺寸ARC超大型电池绝热量热仪:大容量、高防护、高精度

                • 发布时间:2023-04-24
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                电池绝热量热◆仪应用

                电池绝热量热仪(Battery Accelerating Calorimeter)是用于评价锂离子电池热稳定性和热失控过程热动力学参数的重∴要仪器。通过电池︻绝热量热仪可以有效获取锂电池的自放热起始温度(Tonset)、热失☆控起始温度(TTR)、热失控最高温╳度(Tmax)、泄压温度(Tv)、最大升温速率((dT/dt)max)和热失控孕育时间(?t)等参数,以作为电池热管理→系统的设计输入,帮助研究人员确定锂电池安全边界及失控危害,实现对热失控的预防与早期预警。

                现有仪器局限▃性

                为了实现降低电池系统综合成本、提升电动汽车续航里程等目的,锂电池行业内电芯朝着大◥尺寸、大容量和高比能量的趋势发展。大电芯更容易获得高体积能量密度,有利于减少电芯外壳以及外部安装结构,提高空间利用率和成组效率。例如,以比亚迪◤刀片电池为代表的大型电芯长边尺Ψ 寸超过1米;同时各大厂商陆续↘推出更高容量的电芯,如海基新能源推出375Ah的产品,亿纬锂㊣能推出560Ah的LF560K电池;另一方面,动力〗电池能量密度即将跨越300Wh/kg。4月19日,宁德时代发布凝聚态电池,单体能量密度最高可达500Wh/kg。针对上述情况,目前国内外商品化的电池绝热量热仪已无法覆盖相关测试需求,存在腔体体积小、耐压/保压能力〖不足等局限性,导致在锂电池热安全分析测试中存在以下问⊙题:

                (1) 不适配大尺寸电芯几何尺寸:目前标准产品的腔内尺寸不超过500mm*500mm, 无法布置长度600mm以上的电芯;

                (2) 不支持大容量/高镍电芯测试:基于当前仪器的耐压和抗爆性,200Ah的NCM811或400Ah的磷酸铁锂电芯已基本达到仪器的测试极限;

                (3) 不◥兼容电池产气过程同步分析∴:目前的仪器在电◣池热失控过程中存在开盖泄压或漏气的情况,需搭配密封测试罐组成 “腔中腔”结□ 构进行电芯产气过程分析。但“腔中腔”的方式能承受的电芯容量非常有限,同时使得测试系统的热惰性因子增大,显著影响电芯热失控特◆征温度判定和测量。

                创新仪器及优势

                仰仪科技长期致力于锂№电池热安全检测仪器和解决方案开发々,公司研制的BAC-420A大型电池绝热量热仪打破国外垄断,已成功进行了包括190Ah  NCM811、230Ah NCM622、320Ah LPF和600mm短刀在内的数百款电芯的绝热热失控和热物性参数测试,积累了大量的仪器开发和应用经验。针对现有电『池绝热仪器的应用限制,仰仪科技创新研发BAC系列全尺寸大型电池绝热量热Ψ 仪,腔体直径覆盖420mm-1000mm的范围,能够测试长边尺寸不超过1500mm的电芯;同时,大容量腔体的抗爆性和产气测试能力显著提升,能够承受大型电芯的★热失控温压冲击。另外,考虑用户差异化的使用习惯和测试需求,系列化产品兼顾了腔体开盖泄压和腔体密闭-定向泄压两种技术路线以供选择。除常规热滥用◇测试以外,BAC系列产品具备气体收集和压力测量、针刺模块、视频监控、充放电测试、比热容◎测试@ 、气氛模拟和低温制冷等功能,可以对电池∏热安全性进行全面评估。系列化仪器的核心参数如下图所示:

                图1  (a)BAC系列大型电池绝热量热仪㊣及(b)核心技术参数
                BAC-420A、BAC-420B和BAC-800A均为泄压型电池绝热量热仪,保留经典ARC使用习惯。仪器结构ω总体分为绝热腔体、抗爆箱¤与电控系统三部分。泄压型系列具备优异的多重安∞全防护能力,利用弹簧锁设计,当内部压力过高时炉盖可弹起▅进行快速泄压,同时腔体¤内部安装爆破片进行防护;抗爆箱使用机械安︼全联锁装置,钢板厚度 3.5mm,并安装大流量排风系统确保实验安全。
                BAC-800B和BAC-1000A均为密闭型电池绝热量热仪。密闭型炉腔完全按照GB/150压力容器设计规范进行开发,可持续承压2MPa,同时具有优异的密封性,创造々性地将定容燃烧弹和ARC功能合二为一,无需配置密封罐即可同步完成大尺寸、大容量电芯热失控特征温度及产气测试。另外,通过腔体可调式泄压设计,上述产品解决了国外某厂商绝热仪器存在的腔体和电池表面温差大,绝热性能不佳的问题。

                附:BAC系列∞产品风采全览

                BAC-1000A 是研究▓长边1500mm 以下大型电池单体及其小型模组等热失控、热蔓延机制的密闭型绝∮热加速量热仪。炉腔直径1000mm,深1200mm;仪器具备《特种设备制ぷ造监督检验证书(压力容器)》,安全承压2MPa;充分满足大尺寸电池热失控→检测需求。(点击图片了】解详细参数)