針對鋰電池安全檢測，仰儀-泰默自主研發(fā)了絕熱加速量熱儀BAC-90A和BAC-420A，如圖1所示。其中BAC-90A主要針對鋰電池電解液、粉末狀及小顆粒原材料、紐扣電池、18650圓柱型電池、小型軟包電池的熱失控行為測試；BAC-420A主要針對大型鋰電池單體、鋰電池模組的熱失控行為測試。 BAC-90A和BAC-420A通過集成熱濫用、電濫用、機械濫用等功能，模擬鋰電池各種熱失控誘發(fā)因素及最糟糕熱失控環(huán)境(絕熱環(huán)境)，同步采集各種濫用條件下電池電壓、電流、電量、溫度、壓力、時間數(shù)據(jù)，可直接測得更加準確的電池?zé)崾Э仄鹗紲囟取⒆畲鬅崾Э厮俾?、絕熱溫升等熱行為參數(shù)。

 

定量的熱物性參數(shù)及熱擴散特性是開展鋰電池熱散失及鋰電池模組間熱傳播數(shù)值研究的基礎(chǔ)。而由于鋰電池本身的材料種類多樣性、新穎性及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，且其熱物性缺乏文獻數(shù)據(jù)，使得開展鋰電池單體或鋰電池組傳熱建模主要依靠研究人員經(jīng)驗，可信度不高。針對這一情況，泰默-仰儀基于主動熱成像技術(shù)開展了熱物性測試技術(shù)和裝置的研制，其基本原理如圖2所示。可在不拆解、不破壞試樣，不允許制樣的條件下實現(xiàn)形狀不規(guī)則樣品各向異性的熱物性檢測。涉及的儀器包括導(dǎo)熱系數(shù)測試儀、電池模組熱阻測試儀、熱擴散測試儀等。

 

軟包電芯、硬殼鋰電池導(dǎo)熱系數(shù)是反映鋰電池?zé)釘U散能力的重要參數(shù)之一。泰默-仰儀基于主動紅外熱成像技術(shù)，對熱成像數(shù)據(jù)分析及傳熱反演，實現(xiàn)鋰電池導(dǎo)熱系數(shù)精確測量，

電池模組熱阻測試是評價電池?zé)釘U散和熱傳播的重要參數(shù)，也是電池生產(chǎn)廠家及電動汽車生產(chǎn)企業(yè)評價電池模組散熱能力的質(zhì)控參數(shù)之一。泰默-仰儀基于傳熱反演技術(shù)，可實現(xiàn)電池模組熱阻的空間分布分析和定量評估，如圖4所示。

 

鋰電池單體或鋰電池組的熱擴散試驗可直觀的反應(yīng)鋰電池的熱擴散能力。熱擴散試驗測試系統(tǒng)主要通過主動加熱和針刺兩種方式觸發(fā)熱失控，并實時監(jiān)測電壓及溫度數(shù)據(jù)，為鋰電池?zé)岱€(wěn)定性評估提供實驗依據(jù)。加熱是在給定固定功率的情況下通過加熱棒或柔性加熱器插入、緊靠、環(huán)抱電池單體或電池組進行；針刺是通過電機調(diào)整鋼針位置和方向?qū)﹄姵貑误w或電池組進行穿刺；電壓監(jiān)測和溫度采集則是通過數(shù)據(jù)采集模塊完成，通過電壓閾值比較和溫度數(shù)據(jù)求導(dǎo)，實現(xiàn)熱失控條件判定；同時通過高速攝像機記錄熱失控全過程影像信息，抓取熱失控觸發(fā)開啟、熱失控觸發(fā)停止、外部煙、火、爆炸等關(guān)鍵事件照片，生成熱擴散實驗報告。本裝置對鋰電池安全性檢測、科學(xué)問題研究、風(fēng)險預(yù)測以及事故調(diào)查分析具有重要技術(shù)支撐作用。測試系統(tǒng)針刺、加熱、測溫布置示意圖如圖5和6所示。針刺觸發(fā)時，溫度傳感器的位置應(yīng)盡可能接近短路點。高能量密度的鋰離子電池價格昂貴，主要是因為當(dāng)電池不斷充電時，電池材料會發(fā)生降解，其所釋放的能量會讓電池溫度升高，使電池著火，產(chǎn)生安全問題。在電池不斷充電和再充電過程中，氧氣會從電池材料表面釋放出來。在此過程中，鋰離子從內(nèi)部到外部的運輸通道可能會被隨氧氣釋放產(chǎn)生的金屬鎳粉塵堵塞。當(dāng)運輸通道被堵塞時，想要進出電池內(nèi)外的鋰離子將無法轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致電池容量快速下降。隨著熱量的增加，電池起火和爆炸的可能性也會增加。