中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)｜電池安全引擔(dān)憂，大容量大尺寸電芯熱安全測(cè)試的答案在哪里？

中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：BAC(battery adiabatic calorimeter)系列電池絕熱量熱儀通過追蹤電池溫度變化并動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，可消除電池與環(huán)境之間的溫差，從技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的熱動(dòng)態(tài)封閉。在這種絕熱測(cè)試環(huán)境下，電池的溫度變化必然是自身吸放熱導(dǎo)致的。因此通過大型電池絕熱量熱儀可以準(zhǔn)確測(cè)定電池?zé)崾Э剡^程中的關(guān)鍵參數(shù)。

電池?zé)岚踩珳y(cè)試駛向“新大陸"

中國(guó)科學(xué)院院士歐陽明高在CIBF2023上發(fā)表演講，他指出大容量電池中磷酸鐵鋰電池的燃爆指數(shù)可以達(dá)到三元電池的兩倍，大容量磷酸鐵鋰電池也需要進(jìn)行嚴(yán)格的熱安全測(cè)試。

他表示，一般認(rèn)為磷酸鐵鋰電池比較安全，本質(zhì)上對(duì)于小的磷酸鐵鋰電池的確是這樣，因?yàn)檎龢O材料基本到500℃以上才可能出現(xiàn)分解，但是大容量磷酸鐵鋰電池內(nèi)部溫度可以超過800度，這就超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。在一般情況下正極磷酸鐵鋰對(duì)小安時(shí)是不分解的，所以熱失控不劇烈，但是大容量磷酸鐵鋰電池可以分解，而且它產(chǎn)生大量可燃的電解液蒸汽，這跟高鎳三元是不一樣的。

現(xiàn)在的儲(chǔ)能電池基本上都是300Ah以上，內(nèi)部可能達(dá)到700-900℃并引起正極材料分解，導(dǎo)致發(fā)生劇烈的熱失控，因此同樣需要對(duì)大容量磷酸鐵鋰電池進(jìn)行嚴(yán)格的熱安全測(cè)試。

再看看磷酸鐵鋰的產(chǎn)氣，它產(chǎn)生的氫氣慢慢增加，隨著SOC的增加，氫氣到50%以上，這也是非常危險(xiǎn)的。比較一下兩種電池的燃爆風(fēng)險(xiǎn)，磷酸鐵鋰電池的燃爆指數(shù)是三元電池的兩倍。三元電池是自己容易熱失控，自己把自己點(diǎn)著，磷酸鐵鋰電池自己點(diǎn)不著，但是它的氣體爆炸的風(fēng)險(xiǎn)比三元電池要高，一旦在外面遇到火花它更危險(xiǎn)。

隨著新能源汽車滲透率的快速提升，“續(xù)航焦慮"等多種因素推動(dòng)電池單體向大體積與高比能量發(fā)展，電池的安全性再次成為行業(yè)與市場(chǎng)首要考慮的因素。中國(guó)的鋰電池產(chǎn)業(yè)具備創(chuàng)新能力與規(guī)模效應(yīng)，然而全球范圍內(nèi)卻鮮有與超大尺寸（長(zhǎng)邊≤1500mm）電芯熱安全測(cè)試需求相匹配的熱分析儀器。在發(fā)展迅猛的鋰電池領(lǐng)域，依靠理論值、經(jīng)驗(yàn)值對(duì)于研究電池的安全邊界與失效危害十分不可靠，缺少科學(xué)準(zhǔn)確的電池?zé)崽卣鲄?shù)測(cè)試將制約產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期健康發(fā)展。

繼續(xù)探索電池行業(yè)前沿的“新大陸"需要更科學(xué)、專業(yè)的測(cè)試工具。仰儀科技創(chuàng)新設(shè)計(jì)的BAC系列全尺寸大型電池絕熱量熱儀突破傳統(tǒng)ARC腔體體積小、耐壓/保壓能力弱的局限，將為大容量、高比能量電芯提供熱測(cè)試解決方案。

??專業(yè)資質(zhì)：絕熱量熱儀+定容燃燒。彈二合一

鋰電池的“放熱"和“產(chǎn)氣"是研究者和從業(yè)者長(zhǎng)期關(guān)注的兩大議題。高能量密度和電池材料的自反應(yīng)特性讓鋰電池在濫用條件下易誘發(fā)不可預(yù)測(cè)的放熱和產(chǎn)氣行為，并可能造成熱失控、燃燒或爆炸等嚴(yán)重后果。

對(duì)于小型電池單體的產(chǎn)氣測(cè)試，傳統(tǒng)方法之一是采用絕熱量熱儀加裝氣體收集容器實(shí)現(xiàn)；另一類則依靠爐腔密封性直接測(cè)試，但由于其結(jié)構(gòu)缺陷帶來的對(duì)流熱散失會(huì)導(dǎo)致爐壁與樣品溫差過大，最終影響測(cè)試結(jié)論的可信度。

對(duì)于熱失控產(chǎn)氣更加劇烈的大型單體，一方面龐大的氣體收集容器可能會(huì)大幅削弱儀器的絕熱性能；另一方面瞬間的熱失控沖擊與產(chǎn)氣壓力甚至?xí)?duì)傳統(tǒng)的絕熱儀器結(jié)構(gòu)造成不可修復(fù)的破壞。

針對(duì)以上問題，BAC系列大型電池絕熱量熱儀的工程師們?cè)O(shè)計(jì)了兩種路線，其中以BAC-1000A為代表的密閉型儀器創(chuàng)新地將絕熱量熱儀與定容燃燒。彈合二為一，能夠在絕熱條件下同步完成熱失控產(chǎn)氣測(cè)試，進(jìn)一步提高試驗(yàn)的效率和可靠性，從而達(dá)到1+1遠(yuǎn)大于2的效果。

BAC系列密閉型大電池（BAC-1000A，BAC-800B）兼?zhèn)浣^熱量熱儀與定容燃燒。彈的功能特點(diǎn)，具備《特種設(shè)備制造監(jiān)督檢驗(yàn)證書（壓力容器）》

BAC系列泄壓型大電池強(qiáng)調(diào)儀器安全性，同時(shí)具備一定的爐體密封性能，并使用特制的密封測(cè)試罐；

??跟跑、陪跑、領(lǐng)。跑

BAC系列產(chǎn)品的果實(shí)建立在中國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的沃土之上，也源于仰儀科技對(duì)鋰電池行業(yè)現(xiàn)狀的深入思考和持續(xù)改進(jìn)的追求。BAC系列儀器的研發(fā)團(tuán)隊(duì)從市場(chǎng)需求出發(fā)，以解決行業(yè)痛點(diǎn)為己任，積極尋找創(chuàng)新方案。

用戶需求：隨著電動(dòng)汽車和可再生能源的發(fā)展，對(duì)大容量、高能量密度電池的需求日益增長(zhǎng)。同時(shí)，人們對(duì)電池安全性的關(guān)注也達(dá)到了新的高度。

行業(yè)痛點(diǎn)：鋰電池在高溫、高寒等環(huán)境下容易出現(xiàn)熱失控或性能衰減現(xiàn)象，引發(fā)安全隱患；此外傳統(tǒng)電池的能量密度和循環(huán)壽命仍有待提高。然而當(dāng)前的電池ARC已經(jīng)無法滿足新型鋰電池的安全測(cè)試和研發(fā)。

從早期的熱分析技術(shù)攻關(guān)開始，在追趕發(fā)達(dá)技術(shù)水平的過程中逐漸依靠絕熱加速量熱儀（TAC-500A）與進(jìn)口打出平手，再到如今BAC系列全尺寸大型電池絕熱量熱儀的推出，仰儀科技在新舊賽道的切換中持續(xù)踐行著自主創(chuàng)新的使命。