夾具類型對HWS電池?zé)崾Э販y試結(jié)果影響驗(yàn)證

  • 更新時(shí)間:2024-09-11
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摘要

本文利用杭州仰儀科技有限公司BAC-420A大型電池絕熱量熱儀對帶不同夾具的標(biāo)準(zhǔn)電阻塊進(jìn)行絕熱熱失控模擬實(shí)驗(yàn),探究不同類型的夾具電池?zé)崾Э靥卣鲄?shù)或絕熱溫升特性測試結(jié)果的影響。


前言

規(guī)避鋰電池?zé)岚踩L(fēng)險(xiǎn)的前提是獲取電池的熱特征參數(shù),從而設(shè)計(jì)相應(yīng)的防護(hù)措施與預(yù)警機(jī)制。目前,行業(yè)內(nèi)主要利用電池絕熱量熱儀ARC測試鋰電池的關(guān)鍵熱參數(shù),該儀器能夠在絕熱狀態(tài)下測定電池的自發(fā)熱特性,從而獲取電池絕熱熱失控特征參數(shù)或絕熱溫升特性數(shù)據(jù)(GB/T 36276-2023。

在上述實(shí)驗(yàn)過程中,電池在高溫下內(nèi)部產(chǎn)氣易發(fā)生鼓脹,通常需要使用夾具固定溫度傳感器,防止由于傳感器虛接或脫落導(dǎo)致測溫異常,確保測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。然而,夾具存在一定的熱惰性,實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)吸收電池釋放的部分熱量,導(dǎo)致電池溫升速率的檢測結(jié)果偏低,自放熱起始溫度Tonset測定結(jié)果滯后。

為科學(xué)、合理地驗(yàn)證夾具對電池?zé)崾Э鼗蚪^熱溫升特性測試結(jié)果的影響,本文利用電池絕熱量熱儀校準(zhǔn)裝置進(jìn)行驗(yàn)證,模擬某款三元鋰離子電池的熱失控溫升曲線,以評估不同夾具類型和安裝方式帶來的樣品自放熱速率檢測誤差。

1 電池絕熱量熱儀校準(zhǔn)裝置


實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1. 無夾具

2 不帶夾具的標(biāo)準(zhǔn)電阻塊

3 不帶夾具的標(biāo)準(zhǔn)電阻塊HWS溫升(左圖)及溫升速率-溫度(右圖)曲線


2. 金屬板夾具

4 金屬板夾具制樣

5使用金屬板夾具的標(biāo)準(zhǔn)電阻塊HWS溫升(左圖)及溫升速率-溫度(右圖)曲線


3. 內(nèi)附隔熱膠帶的金屬板夾具

6 內(nèi)附隔熱膠帶的金屬板夾具制樣

7內(nèi)附隔熱膠帶金屬板夾具的標(biāo)準(zhǔn)電阻塊HWS溫升(左圖)及溫升速率-溫度(右圖)曲線


4. 帶保溫棉夾層的金屬板夾具

8 帶保溫棉夾層的金屬板夾具制樣

9 使用帶保溫棉夾層金屬板夾具的標(biāo)準(zhǔn)電阻塊HWS溫升(左圖)及溫升速率-溫度(右圖)曲線


5. 鋼制肋條夾具

10 鋼制肋條夾具制樣

11 使用鋼制肋條夾具的標(biāo)準(zhǔn)電阻塊HWS溫升(左圖)及溫升速率-溫度(右圖)曲線

進(jìn)一步將不同裝夾方式下測定的標(biāo)樣溫升速率進(jìn)行對比,如表1所示


1 不同裝夾方式下絕熱追蹤階段標(biāo)樣溫升速率對照表

通過對比不同實(shí)驗(yàn)條件下標(biāo)樣在溫度臺(tái)階的溫升速率、Tonset檢出溫度以及進(jìn)入追蹤階段不同溫度下的溫升速率,可以得出以下結(jié)論

1. 根據(jù)3、圖5和圖11對比結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)電阻塊在增加夾具后,其產(chǎn)生熱量會(huì)有一部分被夾具吸收,使ARC檢出的Tonset溫度產(chǎn)生一定的滯后,滯后程度與夾具的熱容正相關(guān)性;相對Phi值較小的鋼制肋條夾具同樣會(huì)對溫升速率檢測結(jié)果產(chǎn)生一定影響,但影響相對較小。選擇合適的鋼制肋條夾具,可以將溫升速率偏差降低至0.005/min以下,對Tonset溫度的檢測結(jié)果影響不大。

2. 根據(jù)5和圖7的對比結(jié)果,表明常用的隔熱膠帶(鐵氟龍膠帶)在實(shí)驗(yàn)過程中無明顯隔熱效果,對降低夾具Phi無明顯作用;

3. 根據(jù)3、圖5和圖9的對比結(jié)果,在電池和金屬板夾具之間增加隔熱棉有一定的隔熱效果,能顯著降低樣品向夾具傳熱,但仍無法完全隔熱。因此,使用金屬板夾具,難以避免夾具的熱惰性對測試結(jié)果的影響。

綜合上述結(jié)果,為盡可能避免夾具影響,建議使用熱容較小的鋼制肋條型夾具進(jìn)行熱電偶固定,并用隔熱棉將夾具與電池進(jìn)行隔離。


結(jié)論

本文利用杭州仰儀科技有限公司BAC-420A大型電池絕熱量熱儀和電池絕熱量熱儀校準(zhǔn)裝置進(jìn)行模擬熱失控實(shí)驗(yàn),以確定不同裝夾方式對樣品自放熱檢測的影響。結(jié)果表明,進(jìn)行HWS絕熱熱失控或絕熱溫升特性實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用熱容小的鋼制肋條型夾具,能夠使熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)測試結(jié)果更加準(zhǔn)確