本期預覽
仰儀科技BAC系列全尺寸大型電池絕熱量熱儀可針對長邊≤1500mm范圍內的電芯開展安全、精準、可靠的絕熱熱失控測試。與目前國內外廠家的標準產品相比,BAC系列具有更大的量熱腔容量、更高的安全防護和更豐富的測試功能。
電池絕熱量熱儀應用
電池絕熱量熱儀(Battery Accelerating Calorimeter)是用于評價鋰離子電池熱穩(wěn)定性和熱失控過程熱動力學參數的重要儀器。通過電池絕熱量熱儀可以有效獲取鋰電池的自放熱起始溫度(Tonset)、熱失控起始溫度(TTR)、熱失控最高溫度(Tmax)、泄壓溫度(Tv)、最大升溫速率((dT/dt)max)和熱失控孕育時間(?t)等參數,以作為電池熱管理系統的設計輸入,幫助研究人員確定鋰電池安全邊界及失控危害,實現對熱失控的預防與早期預警。
現有儀器局限性
為了實現降低電池系統綜合成本、提升電動汽車續(xù)航里程等目的,鋰電池行業(yè)內電芯朝著大尺寸、大容量和高比能量的趨勢發(fā)展。大電芯更容易獲得高體積能量密度,有利于減少電芯外殼以及外部安裝結構,提高空間利用率和成組效率。例如,以比亞迪刀片電池為代表的大型電芯長邊尺寸超過1米;同時各大廠商陸續(xù)推出更高容量的電芯,如?;履茉赐瞥?75Ah的產品,億緯鋰能推出560Ah的LF560K電池;另一方面,動力電池能量密度即將跨越300Wh/kg。4月19日,寧德時代發(fā)布凝聚態(tài)電池,單體能量密度最高可達500Wh/kg。針對上述情況,目前國內外商品化的電池絕熱量熱儀已無法覆蓋相關測試需求,存在腔體體積小、耐壓/保壓能力不足等局限性,導致在鋰電池熱安全分析測試中存在以下問題:
創(chuàng)新儀器及優(yōu)勢
仰儀科技長期致力于鋰電池熱安全檢測儀器和解決方案開發(fā),公司研制的BAC-420A大型電池絕熱量熱儀打破國外壟斷,已成功進行了包括190Ah NCM811、230Ah NCM622、320Ah LPF和600mm短刀在內的數百款電芯的絕熱熱失控和熱物性參數測試,積累了大量的儀器開發(fā)和應用經驗。
針對現有電池絕熱儀器的應用限制,仰儀科技創(chuàng)新研發(fā)BAC系列全尺寸大型電池絕熱量熱儀,腔體直徑覆蓋420mm-1000mm的范圍,能夠測試長邊尺寸不超過1500mm的電芯;同時,大容量腔體的抗爆性和產氣測試能力顯著提升,能夠承受大型電芯的熱失控溫壓沖擊。另外,考慮用戶差異化的使用習慣和測試需求,系列化產品兼顧了腔體開蓋泄壓和腔體密閉-定向泄壓兩種技術路線以供選擇。除常規(guī)熱濫用測試以外,BAC系列產品具備氣體收集和壓力測量、針刺模塊、視頻監(jiān)控、充放電測試、比熱容測試、氣氛模擬和低溫制冷等功能,可以對電池熱安全性進行全面評估。系列化儀器的核心參數如下圖所示:
圖1 (a)BAC系列大型電池絕熱量熱儀及(b)核心技術參數
BAC-420A、BAC-420B和BAC-800A均為泄壓型電池絕熱量熱儀,保留經典ARC使用習慣。儀器結構總體分為絕熱腔體、抗爆箱與電控系統三部分。泄壓型系列具備優(yōu)異的多重安全防護能力,利用彈簧鎖設計,當內部壓力過高時爐蓋可彈起進行快速泄壓,同時腔體內部安裝爆破片進行防護;抗爆箱使用機械安全聯鎖裝置,鋼板厚度 3.5mm,并安裝大流量排風系統確保實驗安全。
BAC-800B和BAC-1000A均為密閉型電池絕熱量熱儀。密閉型爐腔按照GB/150壓力容器設計規(guī)范進行開發(fā),可持續(xù)承壓2MPa,同時具有優(yōu)異的密封性,創(chuàng)造性地將定容燃燒dan和ARC功能合二為一,無需配置密封罐即可同步完成大尺寸、大容量電芯熱失控特征溫度及產氣測試。另外,通過腔體可調式泄壓設計,上述產品解決了國外某廠商絕熱儀器存在的腔體和電池表面溫差大,絕熱性能不佳的問題。
附:BAC系列產品風采全覽
BAC-1000A 是研究長邊1500mm 以下大型電池單體及其小型模組等熱失控、熱蔓延機制的密閉型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑1000mm,深1200mm;儀器具備《特種設備制造監(jiān)督檢驗證書(壓力容器)》,安全承壓2MPa;充分滿足大尺寸電池熱失控檢測需求。(點擊圖片了解詳細參數)
附圖1 BAC-1000A整機外觀
BAC-800A 是研究長邊900mm以下大尺寸電池單體及其模組等熱失控、熱蔓延機制的泄壓型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑 800mm,深 520mm;配備有多組大功率加熱元件提升控溫效率與溫度場穩(wěn)定性。BAC-800A擁有大爐體+升級控制軟件設計,在適配更大尺寸電池測試的同時,確保高精度的爐體溫度一致性;可以通過液氮制冷模塊模擬低溫工況開展測試;可以在內部配備承壓2MPa的壓力容器,進行產氣采集。(點擊圖片了解詳細參數)
附圖2 BAC-800A整機外觀
附圖3 BAC-800B整機外觀
BAC-420A 是研究方形、軟包等電池單體及其小型模組等熱失控、熱蔓延機制的泄壓型絕熱加速量熱儀,作為成熟的在售標品,獲得眾多客戶的認可。爐腔直徑420mm,深 520mm;爐體外壁配置有功能豐富的擴展接口。(點擊圖片了解詳細參數)
附圖4 BAC-420A整機外觀
BAC-420B 是研究方形、軟包等電池單體及其小型模組等熱失控、熱蔓延機制的泄壓型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑420mm,深 520mm;標配制冷模塊可模擬低溫工況開展電池熱管理測試。(點擊圖片了解詳細參數)
附圖5 BAC-420B整機外觀
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