面向下一代儲能技術(shù)的挑戰(zhàn)：高溫夾具在固態(tài)電池研究中的關(guān)鍵角色

   電池材料是決定儲能器件性能（能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性）的核心要素。隨著電動汽車、可再生能源儲能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，電池材料研究不斷突破傳統(tǒng)限制，向高能量密度、高安全性、低成本方向邁進。高溫管式電池測試夾具是評估電池在溫度環(huán)境下（如60°C至150°C）性能的關(guān)鍵工具，尤其在鋰離子電池、固態(tài)電池及新型儲能材料的研發(fā)關(guān)鍵。

1.電池材料研究背景與意義

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電池作為核心儲能單元，廣泛應用于消費電子、電動汽車（EV）、儲能電站等領(lǐng)域。然而，現(xiàn)有電池技術(shù)仍面臨能量密度不足、成本高昂、安全性差等問題。電池材料的創(chuàng)新是突破這些瓶頸的關(guān)鍵，其研究涵蓋從基礎(chǔ)理論到工程應用的多個層面，旨在實現(xiàn)更高性能、更低成本和更安全的儲能解決方案。

2.電池性能研究

（1）高溫循環(huán)性能評估

在高溫環(huán)境下（如60 - 150°C），對鋰離子電池、固態(tài)電池等進行充放電循環(huán)測試。例如，研究鋰離子電池在高倍率充放電時，高溫對電池容量保持率、庫侖效率的影響。通過高溫管式電池測試夾具，可以精確控制溫度條件，準確獲取電池在不同循環(huán)次數(shù)下的性能數(shù)據(jù)，為電池的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。

（2）電池材料穩(wěn)定性研究

對于電池的正極材料（如三元材料NCM、磷酸鐵鋰等）、負極材料（如石墨、硅基材料等）以及電解質(zhì)材料，高溫會加速其化學反應和結(jié)構(gòu)變化。該夾具能夠在高溫條件下模擬電池實際工作環(huán)境，研究材料的熱穩(wěn)定性、界面穩(wěn)定性等。比如，觀察高溫下正極材料與電解質(zhì)之間的副反應情況，從而為開發(fā)更穩(wěn)定的電池材料提供實驗支撐。

3.電池安全測試

（1）熱失控研究

當電池在高溫環(huán)境下發(fā)生熱失控時，其內(nèi)部的化學反應會急劇加速，釋放大量熱量和氣體。高溫管式電池測試夾具可以配合其他測試設(shè)備（如氣體分析儀、壓力傳感器等），研究電池熱失控的起始溫度、發(fā)展過程以及釋放的氣體成分和壓力變化等。這有助于深入了解電池熱失控的機理，為提高電池的安全性提供保障。

（2）過充過放安全測試

在高溫條件下進行電池的過充和過放測試，模擬電池在異常使用情況下的性能表現(xiàn)。通過高溫管式電池測試夾具，可以嚴格控制溫度、電壓和電流等參數(shù)，觀察電池在過充過放過程中的溫度變化、電壓波動以及是否發(fā)生鼓包、漏液、起火或爆炸等危險情況，從而評估電池在高溫異常工況下的安全性。

4.電池工藝優(yōu)化

（1）電極制備工藝優(yōu)化

在電池電極的制備過程中，如涂布、干燥、輥壓等工序，高溫環(huán)境可能會影響電極的結(jié)構(gòu)和性能。利用高溫管式電池測試夾具，可以在不同的高溫條件下對制備好的電極進行性能測試，從而優(yōu)化電極制備工藝的參數(shù)，提高電極的質(zhì)量和電池的整體性能。

（2）電池封裝工藝驗證

電池的封裝工藝對于電池的密封性、散熱性等性能有著重要影響。高溫管式電池測試夾具可以用于驗證電池封裝在不同高溫環(huán)境下的密封性和可靠性，檢測是否存在電解液泄漏等問題，進而優(yōu)化電池的封裝工藝。

5. 典型應用場景

6 .技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

7.總結(jié)

        電池材料研究正處于從傳統(tǒng)鋰離子體系向高性能、低成本、全固態(tài)電池轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段。通過多尺度表征、計算模擬與實驗驗證的深度融合，有望突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，推動儲能技術(shù)的革新。未來，需加強跨學科協(xié)作，加速新材料從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化進程，為清潔能源革命提供堅實支撐。高溫管式電池測試夾具廣泛應用于電池材料研究、電化學性能測試、安全性評估及新型電池開發(fā)，是推動高能量密度、高安全性電池技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵實驗設(shè)備。未來，隨著固態(tài)電池、鈉離子電池等新型儲能體系的興起，高溫測試夾具的需求將進一步增長。

產(chǎn)品展示

       SSC-SOFCSOEC12系列高溫管式電池測試夾具，適用與固體氧化物電池測試SOFC和電熱催化系統(tǒng)評價SOEC；是將直徑12mm的電池固定到剛玉管或者石英管中，并配合接頭實現(xiàn)SOFC.SOEC的評價分析。電解質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)的三合一復合SOFC/SOEC電池制作好以后，在三合一復合膜的兩側(cè)各涂上一層薄的鉑漿，再壓上鉑網(wǎng)，然后在850℃下燒結(jié)0.5h后作為電流收集器（集流體）。鉑網(wǎng)的面積與電極膜的面積相同，規(guī)格為200目。用玻璃密封劑將電池的陽極側(cè)面（向下）密封在石英管的一端，陰極室為大石英管。

產(chǎn)品優(yōu)勢：

（1）陽極面向下時，在陽極室通入的氫氣和甲烷等燃料由于密度比空氣小會自動向上運動到陽極表面，發(fā)生化學反應。陰極的空氣（氧氣）由于密度與空氣相近，在小的壓力作用下就會自發(fā)地向下運動到陰極發(fā)生反應。反之，若將陽極和陰極室倒置，則必須增加陽極和陰極氣體的壓強才能促使上述效果出現(xiàn)。

（2）電池的陽極面用高溫密封陶瓷膠固定在石英管的一端，石英管起到陽極室的作用。用同樣的方式得到陰極室，由于受到陰極室石英管的重力，以及電池兩端的密封應力，電池很容易受到損壞。在電池夾具中，電池不受來自陰極的壓力；由于電池的陰極面處于“自由”狀態(tài)，電池只受到陽極密封材料的應力。因此，電池受到損壞的可能性大大降低。

（3）將陰高溫內(nèi)密封轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏赝饷芊猓闷胀z水或橡皮泥就能很好地完成密封。整個電池測試夾具，以鉑絲為導線，外路連接電子負載和電化學工作站。