全尺寸超大型電池絕熱量熱儀：大容量、高防護(hù)、高精度

電池絕熱量熱儀（Battery Accelerating Calorimeter）是用于評(píng)價(jià)鋰離子電池?zé)岱€(wěn)定性和熱失控過(guò)程熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)的重要儀器。通過(guò)電池絕熱量熱儀可以有效獲取鋰電池的自放熱起始溫度(T_onset)、熱失控起始溫度(T_TR)、熱失控最高溫度(T_max)、泄壓溫度(T_v)、最大升溫速率((dT/dt)_max)和熱失控孕育時(shí)間(?t)等參數(shù)，以作為電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入，幫助研究人員確定鋰電池安全邊界及失控危害，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱失控的預(yù)防與早期預(yù)警。

為了實(shí)現(xiàn)降低電池系統(tǒng)綜合成本、提升電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程等目的，鋰電池行業(yè)內(nèi)電芯朝著大尺寸、大容量和高比能量的趨勢(shì)發(fā)展。大電芯更容易獲得高體積能量密度，有利于減少電芯外殼以及外部安裝結(jié)構(gòu)，提高空間利用率和成組效率。例如，以比亞迪刀片電池為代表的大型電芯長(zhǎng)邊尺寸超過(guò)1米；同時(shí)各大廠(chǎng)商陸續(xù)推出更高容量的電芯，如海基新能源推出375Ah的產(chǎn)品，億緯鋰能推出560Ah的LF560K電池；另一方面，動(dòng)力電池能量密度即將跨越300Wh/kg。4月19日，寧德時(shí)代發(fā)布凝聚態(tài)電池，單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg。針對(duì)上述情況，目前國(guó)內(nèi)外商品化的電池絕熱量熱儀已無(wú)法覆蓋相關(guān)測(cè)試需求，存在腔體體積小、耐壓/保壓能力不足等局限性，導(dǎo)致在鋰電池?zé)岚踩治鰷y(cè)試中存在以下問(wèn)題：

仰儀科技長(zhǎng)期致力于鋰電池?zé)岚踩珯z測(cè)儀器和解決方案開(kāi)發(fā)，公司研制的BAC-420A大型電池絕熱量熱儀打破國(guó)外壟斷，已成功進(jìn)行了包括190Ah  NCM811、230Ah NCM622、320Ah LPF和600mm短刀在內(nèi)的數(shù)百款電芯的絕熱熱失控和熱物性參數(shù)測(cè)試，積累了大量的儀器開(kāi)發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

針對(duì)現(xiàn)有電池絕熱儀器的應(yīng)用限制，仰儀科技創(chuàng)新研發(fā)BAC系列全尺寸大型電池絕熱量熱儀，腔體直徑覆蓋420mm-1000mm的范圍，能夠測(cè)試長(zhǎng)邊尺寸不超過(guò)1500mm的電芯；同時(shí)，大容量腔體的抗爆性和產(chǎn)氣測(cè)試能力顯著提升，能夠承受大型電芯的熱失控溫壓沖擊。另外，考慮用戶(hù)差異化的使用習(xí)慣和測(cè)試需求，系列化產(chǎn)品兼顧了腔體開(kāi)蓋泄壓和腔體密閉-定向泄壓兩種技術(shù)路線(xiàn)以供選擇。除常規(guī)熱濫用測(cè)試以外，BAC系列產(chǎn)品具備氣體收集和壓力測(cè)量、針刺模塊、視頻監(jiān)控、充放電測(cè)試、比熱容測(cè)試、氣氛模擬和低溫制冷等功能，可以對(duì)電池?zé)岚踩赃M(jìn)行全面評(píng)估。系列化儀器的核心參數(shù)如下圖所示：

圖1  (a)BAC系列大型電池絕熱量熱儀及(b)核心技術(shù)參數(shù)

BAC-420A、BAC-420B和BAC-800A均為泄壓型電池絕熱量熱儀，保留經(jīng)典ARC使用習(xí)慣。儀器結(jié)構(gòu)總體分為絕熱腔體、抗爆箱與電控系統(tǒng)三部分。泄壓型系列具備優(yōu)異的多重安全防護(hù)能力，利用彈簧鎖設(shè)計(jì)，當(dāng)內(nèi)部壓力過(guò)高時(shí)爐蓋可彈起進(jìn)行快速泄壓，同時(shí)腔體內(nèi)部安裝爆破片進(jìn)行防護(hù)；抗爆箱使用機(jī)械安全聯(lián)鎖裝置，鋼板厚度 3.5mm，并安裝大流量排風(fēng)系統(tǒng)確保實(shí)驗(yàn)安全。

BAC-800B和BAC-1000A均為密閉型電池絕熱量熱儀。密閉型爐腔按照GB/150壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可持續(xù)承壓2MPa，同時(shí)具有優(yōu)異的密封性，創(chuàng)造性地將定容燃燒dan和ARC功能合二為一，無(wú)需配置密封罐即可同步完成大尺寸、大容量電芯熱失控特征溫度及產(chǎn)氣測(cè)試。另外，通過(guò)腔體可調(diào)式泄壓設(shè)計(jì)，上述產(chǎn)品解決了國(guó)外某廠(chǎng)商絕熱儀器存在的腔體和電池表面溫差大，絕熱性能不佳的問(wèn)題。

BAC-1000A 是研究長(zhǎng)邊1500mm 以下大型電池單體及其小型模組等熱失控、熱蔓延機(jī)制的密閉型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑1000mm，深1200mm；儀器具備《特種設(shè)備制造監(jiān)督檢驗(yàn)證書(shū)（壓力容器）》，安全承壓2MPa；充分滿(mǎn)足大尺寸電池?zé)崾Э貦z測(cè)需求。（點(diǎn)擊圖片了解詳細(xì)參數(shù)）

附圖1 BAC-1000A整機(jī)外觀(guān)

BAC-800A 是研究長(zhǎng)邊900mm以下大尺寸電池單體及其模組等熱失控、熱蔓延機(jī)制的泄壓型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑 800mm，深 520mm；配備有多組大功率加熱元件提升控溫效率與溫度場(chǎng)穩(wěn)定性。BAC-800A擁有大爐體+升級(jí)控制軟件設(shè)計(jì)，在適配更大尺寸電池測(cè)試的同時(shí)，確保高精度的爐體溫度一致性；可以通過(guò)液氮制冷模塊模擬低溫工況開(kāi)展測(cè)試；可以在內(nèi)部配備承壓2MPa的壓力容器，進(jìn)行產(chǎn)氣采集。（點(diǎn)擊圖片了解詳細(xì)參數(shù)）

附圖2 BAC-800A整機(jī)外觀(guān)

附圖3 BAC-800B整機(jī)外觀(guān)

BAC-420A 是研究方形、軟包等電池單體及其小型模組等熱失控、熱蔓延機(jī)制的泄壓型絕熱加速量熱儀，作為成熟的在售標(biāo)品，獲得眾多客戶(hù)的認(rèn)可。爐腔直徑420mm，深 520mm；爐體外壁配置有功能豐富的擴(kuò)展接口。（點(diǎn)擊圖片了解詳細(xì)參數(shù)）

附圖4 BAC-420A整機(jī)外觀(guān)

BAC-420B 是研究方形、軟包等電池單體及其小型模組等熱失控、熱蔓延機(jī)制的泄壓型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑420mm，深 520mm；標(biāo)配制冷模塊可模擬低溫工況開(kāi)展電池?zé)峁芾頊y(cè)試。（點(diǎn)擊圖片了解詳細(xì)參數(shù)）

附圖5 BAC-420B整機(jī)外觀(guān)

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