鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣成分在線分析實(shí)驗(yàn)室解決方案

鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的氣體由多種可燃組分構(gòu)成，是熱失控著火過程的重要危險(xiǎn)之一。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究主要集中在鋰電池正常充放電條件下的產(chǎn)氣分析和熱失控產(chǎn)氣離線分析，但鋰電池?zé)崾Э貢r(shí)內(nèi)部溫度陡然升高、氧氣濃度增加，產(chǎn)氣過程也更為復(fù)雜，而產(chǎn)氣離線分析無(wú)法實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地反應(yīng)熱失控過程狀態(tài)。

之量科技推出的鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣成分在線分析方案，模擬電池?zé)崾Э剡^程絕熱環(huán)境，同步分析全過程的產(chǎn)氣成分演化歷程，為熱失控時(shí)各階段的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究提供數(shù)據(jù)支持，助力電池材料與電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，推動(dòng)電池安全性及使用性能的提升。

檢測(cè)項(xiàng)目

1．UL9540A / 電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣測(cè)試：產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣壓力、氣體成分分析、氣體爆炸性分析等。

2．GB/T 36276-2018 / 電池絕熱溫升測(cè)試：電池?zé)岱€(wěn)定性的評(píng)估。

3．電池?zé)岚踩u(píng)價(jià)：電池自放熱起始溫度、熱失控起始溫度、熱失控最高溫度、泄壓溫度、最大溫升速率和最大壓升速率等。

4．電池?zé)峁芾硌芯浚翰煌瑴囟认码姵爻浞烹姰a(chǎn)熱量、產(chǎn)熱功率、變溫比熱容。

聯(lián)用方案

(1)氣氛控制單元

使用真空泵或者惰性氣體氣瓶（如氮?dú)饣驓鍤猓?duì)電池?zé)崾Э剡^程進(jìn)行氣氛控制，以減少電池產(chǎn)氣中空氣成分的影響；另外可以對(duì)熱失控單元進(jìn)行排空、泄壓、氣體置換、熱失控淬火等輔助操作。

(2)熱失控發(fā)生單元

使用密閉式ARC如BAC-1000A或使用泄壓式ARC如BAC-800A配合產(chǎn)氣罐對(duì)電池進(jìn)行熱失控產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)；此外可以使用BAC-420A, 進(jìn)行電池的充放電實(shí)驗(yàn)或絕熱溫升實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行內(nèi)部氣體采集和分析。

(3)電池產(chǎn)氣預(yù)處理單元

對(duì)電池失控產(chǎn)氣進(jìn)行初步采集，并進(jìn)行預(yù)處理后，進(jìn)行產(chǎn)氣分析的定量采集；對(duì)產(chǎn)氣的預(yù)處理包括流量控制、多級(jí)過濾、溫度控制等。

(4)氣體成分分析單元

可通過GC、MS、FTIR、GC-MS等氣體分析儀器對(duì)產(chǎn)氣成分進(jìn)行分析；根據(jù)譜圖對(duì)產(chǎn)氣成分進(jìn)行解讀。

應(yīng)用案例

HWS模式大容量高鎳鋰電池絕熱熱失控測(cè)試

本案例使用大型電池絕熱量熱儀 BAC-420A對(duì)大容量高鎳鋰電池進(jìn)行絕熱熱失控測(cè)試。如圖所示，在儀器上蓋被頂起泄壓的情況下，電池表面熱失控最高溫度Tmax仍然能夠達(dá)到約1100℃,最大溫升速率超過10000℃/min，明顯高于磷酸鐵鋰和中低鎳NCM電池的數(shù)據(jù)。觀察電池殘骸可以發(fā)現(xiàn)，160Ah的電池?zé)崾Э乇ê蟊ＷC了基本結(jié)構(gòu)的完整性。190Ah的電池安全閥周圍已被崩裂，同時(shí)電池的質(zhì)量損失率達(dá)到80%。

磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣壓力測(cè)試

將電池放置于大型電池絕熱量熱儀 BAC-420A標(biāo)配的合適尺寸的密封測(cè)試罐中，電池升溫過程中通過采集罐內(nèi)壓力變化計(jì)算電池產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣量。本案例使用大型電池絕熱量熱儀測(cè)得160Ah磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э貧v程存在兩個(gè)劇烈產(chǎn)氣階段，最大產(chǎn)氣速率達(dá)到377.9slpm。

磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣成分在線分析

本案例實(shí)時(shí)分析了磷酸鐵鋰電池在升溫過程中的電池泄壓閥打開以及發(fā)生熱失控后的產(chǎn)氣情況，揭示了電池?zé)崾Э剡^程不同階段電池產(chǎn)氣成分含量大小及變化規(guī)律，具體結(jié)果如下：

方案亮點(diǎn)

1．可承受大容量/高鎳電芯熱失控沖擊力，滿足電池單體大體積與高比能量的發(fā)展趨勢(shì)。

2．通過追蹤電池溫度變化并動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，模擬電池?zé)崾Э剡^程絕熱環(huán)境，準(zhǔn)確測(cè)得熱失控過程中的關(guān)鍵參數(shù)。

3．通過多級(jí)過濾等預(yù)處理手段，過濾熱失控時(shí)產(chǎn)生的固態(tài)碎片、灰塵等，減少實(shí)驗(yàn)干擾。

4．對(duì)氣體采集過程進(jìn)行精準(zhǔn)的流量控制和溫度控制，減少對(duì)內(nèi)部絕熱環(huán)境的影響。

合作客戶

之量科技通過前期調(diào)研和技術(shù)交流，結(jié)合上海通敏車輛檢測(cè)技術(shù)有限公司的實(shí)際情況，為其量身定制了鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣成分在線分析實(shí)驗(yàn)室，有效助力通敏檢測(cè)的企業(yè)客戶深入研究鋰電池?zé)崾Э叵碌臍怏w演化機(jī)制、推動(dòng)電極材料體系優(yōu)化、電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、界面緩沖層設(shè)計(jì)等，加快新一代高能量密度、高安全性鋰電池的研發(fā)。

作為專業(yè)的儀器服務(wù)商，之量科技將不斷追求創(chuàng)新與突破，推出更多高品質(zhì)、高效率的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試解決方案，攜手產(chǎn)業(yè)鏈上下游共促發(fā)展。