動(dòng)力電池針刺擠壓試驗(yàn)機(jī)的適用范圍主要包括以下幾個(gè)方面:
電池安全性評(píng)估:用于評(píng)估鋰離子電池等電池在意外情況下(如針刺、擠壓)的安全性能,包括電池外殼的抗穿刺、抗擠壓能力,以及測(cè)試過程中電池的溫度、壓力變化等參數(shù)。
電池設(shè)計(jì)改進(jìn):通過測(cè)試結(jié)果,為電池的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供參考,提高電池的安全性能和耐用性。
產(chǎn)品質(zhì)量控制:在電池生產(chǎn)過程中,進(jìn)行質(zhì)量控制,確保生產(chǎn)的電池符合安全標(biāo)準(zhǔn)和要求。
模擬實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景:模擬各類鋰電池蓄電池在運(yùn)輸、使用、存儲(chǔ)及處理過程中可能遭受的外力擠壓和尖銳物貫穿的情形,以不爆炸、不起火為合格標(biāo)準(zhǔn)。
符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)要求:幫助電池制造商確保其產(chǎn)品達(dá)到相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)并符合法律法規(guī)的要求,如UN38.3和IEC 62133等。
電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池測(cè)試:適用于電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池?cái)D壓測(cè)試和針刺測(cè)試工藝的設(shè)備,具備高達(dá)200KN壓力,由伺服電機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),完成對(duì)電池?cái)D壓變形試驗(yàn)。
數(shù)據(jù)采集與分析:設(shè)備配備了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄測(cè)試過程中的各項(xiàng)參數(shù),如壓力、溫度、電壓等,并通過數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析。
圓柱形鋰電池測(cè)試:適用于圓柱形鋰電池(如18650/21700)的擠壓試驗(yàn)以及針刺試驗(yàn),模擬鋰電池在使用、運(yùn)輸過程中受擠壓的情形,檢測(cè)鋰電池的耐擠壓能。
針刺工具:
針刺測(cè)試通常使用直徑在1-3mm之間的尖銳金屬針頭,可以是圓錐形或直尖形。
測(cè)試條件:
測(cè)試時(shí)需要控制環(huán)境溫度、濕度等條件,以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
測(cè)試參數(shù):
記錄針刺深度、針刺速度、施加力度等參數(shù)。針刺深度是指針頭穿透電池外殼的深度,針刺速度是指針頭穿透電池外殼的速度,通常以毫米/秒(mm/s)為單位,施加力度是指在進(jìn)行針刺測(cè)試時(shí)施加在針頭上的力量大小,通常以牛頓(N)為單位。
模擬內(nèi)部短路:
針刺測(cè)試通過用鋼釘貫穿電池,模擬內(nèi)部短路,確認(rèn)電池是否出現(xiàn)冒煙、起火、破裂的測(cè)試。正常狀態(tài)下,鋰離子電池的正負(fù)電極片之間由隔膜進(jìn)行絕緣。針刺測(cè)試中,鋼釘插入電池內(nèi)部,使正負(fù)電極片之間產(chǎn)生短路。
不形成穿孔的短路測(cè)試:
有一種測(cè)試方法使用頂部為球形的釘,不在電池表面造成穿孔就能制造內(nèi)部短路(微小短路)的測(cè)試方法,被稱為鈍釘測(cè)試(Blunt Nail Test)。這種方法通過釘子的壓力,使電池的電極材料之間產(chǎn)生短路,測(cè)試后的電池只有一點(diǎn)點(diǎn)變形,可以制造出更接近實(shí)際內(nèi)部短路的狀態(tài)。
實(shí)驗(yàn)裝置的準(zhǔn)備:
針刺測(cè)試通常需要專門的測(cè)試機(jī)進(jìn)行,以確保安全和測(cè)試的準(zhǔn)確性。測(cè)試機(jī)可以安裝不同直徑的鋼釘,并在一定距離外操作,以確保安全。
測(cè)試概要:
將待測(cè)電池?cái)[放在壓板上,使用膠帶等固定后,再使用G字夾對(duì)4個(gè)角進(jìn)行固定。電池正負(fù)惡劣子通過觀測(cè)探頭與示波器連接,以觀測(cè)電壓波形。
模擬內(nèi)部短路:針刺測(cè)試通過用鋼針刺穿充滿電的電池,模擬電池內(nèi)部短路的情況。當(dāng)鋼針刺入電池時(shí),提供了電池內(nèi)部短路的通路,電池的電能轉(zhuǎn)化為熱能,并存儲(chǔ)在電池內(nèi)部。
能量快速釋放:由于針刺導(dǎo)致的短路,電池內(nèi)部的能量會(huì)在短時(shí)間內(nèi)快速釋放,導(dǎo)致溫度急劇上升,可能引發(fā)連鎖反應(yīng),導(dǎo)致熱失控。
熱失控風(fēng)險(xiǎn):針刺測(cè)試中,整個(gè)電池的電量都可能經(jīng)過短路點(diǎn),短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量熱量,增加了熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。
影響因素:針刺測(cè)試的影響因素包括針刺深度、針刺速度、施加力度等。這些參數(shù)會(huì)影響電池內(nèi)部短路的嚴(yán)重程度,進(jìn)而影響電池的安全性能。
熱失控現(xiàn)象:針刺測(cè)試可以引發(fā)電池的熱失控現(xiàn)象,包括冒煙、漏液,甚至起火爆炸。這些現(xiàn)象表明電池在惡劣條件下的安全風(fēng)險(xiǎn)。
安全設(shè)計(jì)參考:通過針刺測(cè)試,可以評(píng)估電池材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)效果,為高能量鋰離子電池的安全設(shè)計(jì)提供參考。
模擬實(shí)際失效模式:針刺測(cè)試能夠很好地模擬電池在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的異物刺入導(dǎo)致的短路情況,對(duì)于評(píng)估電池的安全性能至關(guān)重要。
電池安全性能評(píng)估:針刺測(cè)試結(jié)果可以用來評(píng)估電池的安全性能,包括外殼的強(qiáng)度和安全防護(hù)性能,為電池設(shè)計(jì)和使用提供依據(jù)。
影響熱失控的因素:包括電池的荷電狀態(tài)(SOC)、針刺深度、針刺位置等。SOC越高,針刺深度越深,電池越容易發(fā)生熱失控。
針刺測(cè)試是評(píng)估電池安全性能的重要方法,通過模擬電池在外部受損時(shí)的情況,可以評(píng)估電池的短路、過熱、爆炸等安全隱患,對(duì)于保障電池的安全使用至關(guān)重要。