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2024-4-25

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电芯热失控实验测试步骤和测试结果

关键词:芯、热失控、ARC、绿绵科技、HEL
时间:2024-04-25 10:30:39



  1 仪器设备:BCT-500

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  BCT-500是ARC先进的绝热量热仪的操作温度温度为室温-500℃(低温通过外接低温循环器实现),可以放在测试池规格500mm,500mmh(可用于检测直径450mm高度450mm的电池等样品,兼容500mm以上刀片电池)。样品类型:动力电池、混合动力电池、军用电池、飞行器电池,软包电池、方型电池。

  该量热仪操作安全,具有坚固的多层超厚不锈钢外壳结构紧凑的设计,防爆片及自动泄压机械安全,软件自控快速急冷、手动紧急停机等功能。温度稳定性极佳可达0.001℃,放热检测灵敏度为0.01℃min,进行绝热温升测试,可以高分辨摄像头图像采集和记录。

  2 使用ARC量热仪BCT-500测定电芯检参数有:

  •   电芯初始状态外观、重量(去皮)、电压、内阻;

  •   电芯热失控温度/电压-时间曲线获得;

  •   T1(自放热起始温度)、T2(热失控触发温度)、T3(热失控过程中最高温度,所有热电偶位置)、T破口(防爆阀开启温度);

  •   电芯热失控过程电芯表面T1-T10温度、电压监控;

  •   腔体内压强-时间曲线;

  •   产气量、峰值产气速率、平均产气速率计算;

  •   腔体温度/样品温度-时间曲线;

  •   气体成分及含量测试;

  •   电芯热失控结束后电池外观及重量;

  •   ARC默认录像。

  3 ARC及数采仪热电偶布点及加热丝位置如图

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  4 实验的方法步骤

  1、记录电池初始状态;调电态。在室温下,1/3C充电至3.65V,恒压至0.05C,充电后静置5h;

  2、使用铝箔胶带将加热丝、热电偶固定在电池上;

  3、将固定有加热丝和热电偶的电池,悬挂于绝热腔盖上,使用螺栓密封绝热腔;

  4、测试程序:使用HWS程序,初始标定时间为360min,初始温度50℃,确认绝热标定时间为20min,每一段的升温(Heat)为5℃,Wait时间为60min,Search时间为10min,dT/dt>0.02℃/min;

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  5 热失控结论

  电芯在实验过程中自放热起始温度(T1)约为85.03℃(1368.8min);

  电芯在实验过程中热失控触发温度(T2)为186.19℃(3233.7min);

  泄压温度(防爆阀开启温度)为164.3℃(3089.9min);

  电芯在实验过程中达到最高温度(ARC采集到的)为350.1℃(3243.8min),所有测温点中温度最高点为T6点459.1℃(3245.6min);

  热失控后的质量剩余为2451.0g,质量损失率约为18%;

  最大压强为2.21bar;

  经计算热失控产气49.3L,热失控产气速率在3243.5min时达到最大值5.8L/s,热失控起始到峰值间平均产气速率93.2L/min;

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编号#c1
初始重量(g)3009.2
去皮重量(g)2997.7
初始电压(V)3.01889
初始内阻(mΩ)0.3684
满电电压(V)3.42403
满电内阻(mΩ)0.3288

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  5 电芯安装前和失控后的对比

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 (该视频存储于计算机,未上传,不能网络浏览,如需要联系绿绵科技)

  6 热失控曲线及电压监控曲线

  自放热(dT/dt≥0.02℃/min)开始温度为85.03℃,对应时刻为1368.8min;

  dT/dt≥1.0℃/min温度为186.19℃,对应时刻为3233.7min;

  在164.3℃时,对应时刻为3089.9min,电芯温度下降,推测为防爆阀启动,电解液喷出所致;

  在164.3℃时,对应时刻为3089.9min,电芯电压骤降;

  ARC判定热电偶监控到的热失控最高温度为350.1℃,对应时刻为3243.8min;

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腔体内压强-时间曲线

  热失控前,164.3℃时,腔体内压强上升,原因是防爆阀启动破口导致,对应时刻为3089.9min;

  热失控后,腔体内压力迅速上升,压力最大值2.21bar;

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  7 产气速率

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  1、热失控过程中产气速率在3243.5min时达到最大值5.8L/s;

  2、从3243.396min热失控明显产气开始,到3243.659min达最大产气量截止,期间产气约24.5L,平均产气速率93.2L/min;


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(破口)

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(热失控)

  8 热失控气体分析(部分数据)

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  新能源汽车公司、检测中心和材料供应商已经成为HEL的ARC客户:

  上海机动车检测中心技术有限公司

  比亚迪(BYD)

  小鹏汽车

  蔚来汽车(NIO)

  三一重工

  宁德时代(CATL)

  中创新航(原名:中航锂电)

  多氟多新能源科技有限公司

  北汽福田

  中国汽车技术研究中心有限公司

  中国北方车辆研究所

  华为

  中航锂电

  中信国安盟固利动力科技有限公司

  国联汽车动力电池研究院有限责任公司

  化工安全领域已经成为HEL的客户:

  中国安全生产科学研究院

  青岛科技大学

  北京理工大学

  中化集团

  中石油

  北京航天试验技术研究所

  北京石油化工学院

  北京工业大学

  沈阳化工研究院

  山东京博石油化工有限公司

  海洋化工研究院

  中宁化集团

  浙江大学

  厦门大学

  浙江化安安全技术研究院有限公司

H.E.L致力于工艺筛选优化、反应量热和绝热加速量热

在反应过程安全和反应放大中的解决方案

过程安全与反应风险|电池绝热量热仪

化学合成与高压催化|生物反应器系统

  关于HEL

  H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories 成立于1987年,总部设在伦敦,在中国、美国、德国、意大利、印度拥有分公司。全资的赫伊尔商贸(北京)有限公司于 2020年在北京设立。

  目前,H.E.L仍然是全球首屈一指的过程工艺及安全专业咨询机构,同时已经发展成为一家致力于为客户提供专业的化学反应过程筛选、工艺开发、过程优化以及反应危害评估设备的国际集团企业。

  关于绿绵科技

  2001年成立的北京绿绵科技有限公司(简称:绿绵科技)以体现客户服务价值为宗旨,以专业精神和技能为广大实验室分析工作者提供样品前处理、样品制备及分析、实验数据精确分析和管理的全面解决方案,致力于协助客户提高分析检测的效率和水平。主要代理产品:GC/MS/MS,LC/MS/MS新机租赁业务/LUMTECH 循环制备液相/静音型双频超声清洗/ Knauer 研发,中试和生产脂质纳米颗粒(LNP)碰撞喷射混合器系统/冰点渗透压仪、液相/超高压液相色谱仪、在线SPE液相色谱仪/法国F-DGSi氮气,超高纯氢气气体发生器,液氮发生器 / Cytiva 生命科学设备/ LabOS 实验室运营系统/ MassWorks 准确质量数测定及分子式识别系统/ MsMetrix 气质香精香料分析软件/Sin-QuEChERS农残净化柱/制药企业质量回顾性报告系统(QRS)/英国赫伊尔生物反应器,电池绝热量热、催化剂合成。

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关于绿绵科技
北京绿绵科技有限公司(简称:绿绵科技)以体现客户服务价值为宗旨,以专业精神和技能为广大实验室分析工作者提供样品前处理、样品制备及分析、实验数据精确分析和管理的全面解决方案,致力于协助客户提高分析检测的效率和水平。主要代理产品联系电话:010-82676061/2/3/4/5/6/7传真:010-82676068 E-mail:info@lumtech.com.cn。