ARC™絕熱量熱儀

專為刀片電池設(shè)計(jì)

腔室: 120cm x 30cm

可選項(xiàng)

•  視頻監(jiān)控·比熱容

•  電池循環(huán)儀·多點(diǎn)測量

•  針刺 / 擠壓

簡介

對更大、更高容量電池的需求仍然是電池市場的驅(qū)動(dòng)力。由于壽命更長、安全性更好和能量密度更高，細(xì)長的刀片電池現(xiàn)在變得越來越常見。此外，在電池包中這種形式的電池提供了更好的空間利用率。

為此，THT 開發(fā)了 THT 迄今為止最大的量熱儀。新款 EVL 基于我們之前 EVx 和 EV+ 量熱腔，提供高的靈敏度和性能。

EVL 量熱腔蓋和底座由 2個(gè)

直徑 30cm、長 120cm 的半圓柱體組成。

用起重機(jī)升降蓋子，以便裝載樣本。

特點(diǎn)

•  120cm x 30cm 量熱腔，用于刀片電池，最大 110cm x 20cm

•  溫度范圍: Ambient to 400°C

•  靈敏度: 0.02°C/min

•  多種控制模式：絕熱、斜坡、等溫、梯度恒溫

•  電氣要求：200-250V / 32A / 7.0kW

工作原理

從標(biāo)準(zhǔn) ARC 測試中獲得的主要數(shù)據(jù)是電池表面溫度，對其進(jìn)行監(jiān)測，以獲得電池相對于溫度的自加熱速率以及電池夾具的溫度。還可采集電池電壓數(shù)據(jù)。

對電池進(jìn)行的 “HWS” 測試提供了有關(guān)電池變得不安全的溫度以及電池在分解中釋放的熱能量以及電池全部分解所需的時(shí)間的信息。這些測試模擬了“最壞情況”的絕熱環(huán)境，該環(huán)境類似于大型電池組中間的電池所經(jīng)歷的條件，其中電池的熱量無法逸出到周圍環(huán)境。

當(dāng)分析以這種方式測試的電池的熱數(shù)據(jù)時(shí)，了解電池的平均比熱容量可以將升溫轉(zhuǎn)化為熱能。對于本手冊中提供的數(shù)據(jù)，已經(jīng)估計(jì)了電池的比熱容量，并且該估計(jì)值用于了熱能計(jì)算中。

EVL 量熱儀是 THT 的一款新型大型絕熱儀。I它旨在測試長度達(dá)110cm 的長電池以及更高容量的電池。EVL 量熱儀使用傳統(tǒng)的 HWS 程序描述高能化學(xué)反應(yīng)。

溫度逐步升高，每一步都會(huì)監(jiān)測樣本的自放熱率，看看是否超過設(shè)定閾值。如果超過閾值，量熱計(jì)開始跟蹤電池溫度升高并進(jìn)入“放熱模式”。

如果未超過閾值，那么量熱計(jì)在再次檢查樣本溫度上升之前應(yīng)用下一個(gè)溫度步驟。

如果電池的自放熱率導(dǎo)致量熱儀進(jìn)入放熱模式，則電池自放熱可能會(huì)再次停止，這將使量熱儀退出放熱模式并返回到 HWS 步驟程序。

如果樣品溫度、樣品溫度率或樣品溫度下降超過開始測試前 ARC 軟件中設(shè)置的限制，則測試終止。

測試期間始終記錄電池電壓。

這是一個(gè)很好的指標(biāo)，可以指示電池內(nèi)部電路狀況。

夾持的電池放置在量熱腔內(nèi)的絕緣材料上。由于量熱腔向大氣開放，因此不測量壓力。使用耐熱膠帶將熱電偶連接到電池上。這確保了即使在高溫下，熱偶也不會(huì)與電池表面分離。

實(shí)驗(yàn)步驟是標(biāo)準(zhǔn)的 HWS 測試方法，電池處于開放的量熱腔中。電壓始終被記錄。放熱開始靈敏度為 0.02oC/min，溫度階躍為5oC。開始溫度已設(shè)定為 50oC。最高測試溫度為 400oC。等待時(shí)間為60分鐘，加上等待后的10分鐘尋找期，ARC 在此期間尋找樣品是否有放熱行為。

跟蹤熱電偶位于電池中心，并用高溫膠帶固定。

沿著電池長度設(shè)置額外的熱電偶，以監(jiān)控?zé)崾Э仄陂g溫度的位置變化。電壓線連接到電池每個(gè)終端的接線片上。該電線是聚四氟乙烯絕緣的，可以耐高溫。

測試后圖像顯示電池明顯膨脹

結(jié)果

測試評(píng)論

電池未固定，這使得電池殼由于內(nèi)部氣體產(chǎn)生而自由膨脹。這還具有在超過爆破盤爆破壓力之前增加內(nèi)部氣體產(chǎn)生量的效果。因此，它可能無法反映受約束電池（例如電動(dòng)汽車組內(nèi)的電池）的熱分布。

計(jì)劃對一個(gè)固定電池進(jìn)行進(jìn)一步測試，并重復(fù)此測試以檢查結(jié)果的可重復(fù)性。請注意，盡管電池在 135 Ah 時(shí)容量相對較高，但電池化學(xué)成分為 LFP。

因此，最大加熱速率 < 1000oC/min，并且直到電池溫度超過 200oC 才會(huì)發(fā)生熱失控。熱失控后的峰值電池溫度約為 400oC。

根據(jù)不同位置的熱電偶數(shù)據(jù)，電池的不同區(qū)域似乎在不同時(shí)間經(jīng)歷熱失控，TCs 3 和 1（正極末端）首先經(jīng)歷 TR，而 TCs 6 和 8（負(fù)極末端）最后經(jīng)歷 TR 。

這是有道理的，因?yàn)殡姵匦箟嚎谖挥谡龢O末端，并且當(dāng)熱氣離開電池殼時(shí)，熱氣會(huì)向電池的這一端移動(dòng)。

該測試證明 EVL 是一種有效的穩(wěn)健解決方案，用于描述最壞情況絕熱條件下刀片電池的熱行為。