Глубокое погружение в анализ калориметра батареи с помощью BAC-420AE

Поскольку прогресс в секторе литиевых батарей не ослабевает, как на внутреннем, так и на международном уровне, наблюдается заметный и существенный рост потребности в более сложных, эффективных и безопасных устройствах для тестирования батарей. С ростом числа электромобилей и продолжающимся стремлением минимизировать общие расходы, связанные с аккумуляторными системами, производители теперь переходят на производство аккумуляторных ячеек, которые не только больше по физическим размерам, но и обладают более высокой емкостью и значительно большей плотностью энергии. 

Эти технологические достижения создали серьезные проблемы для обычного калориметра батареи, особенно в отношении ограничений по объему камеры, недостаточной устойчивости к давлению и ограниченной способности эффективно оценивать одновременные процессы тепловыделения и выделения газа во время событий теплового разгона. В качестве прямого ответа на вышеупомянутые растущие требования был представлен адиабатический калориметр большой батареи (BAC-420AE)  . В этой статье рассматриваются отличительные характеристики, широкий спектр применения и значительные преимущества этого современного калориметра, специально разработанного для удовлетворения требований к испытаниям будущих технологий батарей.

Рост популярности адиабатических калориметров с большими батареями

Проблемы с традиционными батарейными калориметрами

Традиционные калориметры батарей, такие как калориметр ускорения, подходили для меньших аккумуляторных ячеек, но стали неадекватными для тестирования более крупных и сложных аккумуляторных систем, появляющихся на рынке сегодня. Эти устройства часто страдают от ограниченного объема камеры, недостаточной устойчивости к давлению и невозможности одновременного анализа производства тепла и газа во время процессов теплового разгона. В результате тестирование больших лезвийных батарей, никелевых тройных батарей большой емкости и полностью твердотельных литий-металлических батарей представляет значительные проблемы для традиционных систем калориметра ускорения.

Чтобы преодолеть эти ограничения, были разработаны усовершенствованные калориметры, такие как BAC-420AE,  которые отвечают особым потребностям этих новых типов батарей. Внедрение больших калориметров батарей является ответом на растущую тенденцию к более крупным, более емким и более энергоемким батареям, которые требуют точного и всестороннего тестирования для обеспечения безопасности и производительности.

Роль адиабатических калориметров в тестировании аккумуляторов

Адиабатические калориметры играют важную роль в тестировании аккумуляторов, моделируя тепловые характеристики аккумулятора в условиях, близких к идеальным, когда нет теплообмена с внешней средой. Такое моделирование позволяет напрямую измерять критические параметры теплового поведения, такие как начальная температура теплового разгона, максимальная скорость повышения температуры и общее адиабатическое повышение температуры.

В контексте больших аккумуляторных ячеек адиабатический калориметр для больших аккумуляторов (BAC-420AE)  предлагает более точные и надежные средства изучения теплового поведения в различных условиях, включая зарядку, разрядку и сценарии неправильного использования. Этот тип калориметра помогает исследователям понять механизм теплового разгона и проанализировать процессы диффузии тепла и распространения огня, которые происходят в аккумуляторах под нагрузкой.

Характеристики BAC-420AE

BAC -420AE  объединяет несколько функций тестирования, включая тепловые, электрические и механические испытания на злоупотребления, с дополнительными функциями, такими как визуализация в видимом/инфракрасном диапазоне, сбор газа и испытание на удельную теплоемкость. Этот комплексный набор инструментов позволяет одновременно получать данные о напряжении, токе, температуре и давлении аккумулятора, которые имеют решающее значение для проведения детального анализа теплового разгона.

В частности, интегрированный модуль зарядки и разрядки в BAC-420AE поддерживает переключение режимов, зарядку постоянным током/постоянным напряжением, регулировку тока заряда/разряда и расчеты емкости аккумулятора в реальном времени. Эти возможности делают его бесценным инструментом для исследователей и производителей аккумуляторов, стремящихся оптимизировать свои конструкции как для производительности, так и для безопасности.

Принципы тестирования адиабатического калориметра большой батареи

Механизм тепловой компенсации

Одним из ключевых принципов тестирования BAC-420AE  является его способность поддерживать адиабатическую среду, используя термопары для сбора данных о температуре. Калориметр использует режим отслеживания температуры для обеспечения точной компенсации тепла, предотвращая теплообмен между образцом и его окружением. Этот процесс имитирует реальный сценарий экзотермических реакций батареи, когда тепло не может выйти, что позволяет более реалистично изучать поведение батареи в условиях стресса.

Адиабатическая среда, создаваемая калориметром, позволяет собирать важные кинетические параметры во время теплового разгона, включая скорость саморазогрева и максимальный подъем температуры. Эти данные имеют решающее значение для понимания того, как и когда батарея входит в тепловой разгон и какие факторы способствуют этому процессу.

Режим HWS: уникальный подход к тестированию

Режим HWS (Heat-Wait-Search)  — еще одна важная функция BAC-420AE, позволяющая исследователям точнее определять экзотермические реакции образцов аккумуляторов. В этом режиме система нагревает образец до заданного температурного шага, а затем переходит в период ожидания, чтобы образец, контейнер и камера калориметра достигли теплового равновесия. Это гарантирует, что на любой обнаруженный самонагрев не влияют внешние факторы, что обеспечивает более точное измерение тепловых характеристик аккумулятора.

Если система обнаруживает реакцию самонагрева за пределами порога чувствительности, она переключается в адиабатический режим, непрерывно отслеживая температуру образца и скорость самонагрева. Этот процесс позволяет калориметру собирать данные в реальном времени об экзотермических реакциях батареи, помогая исследователям определить, в какой момент батарея входит в тепловой разгон и как развивается реакция.

Настраиваемые параметры тестирования

BAC -420AE  обеспечивает большую гибкость при настройке экспериментов. Исследователи могут определять такие параметры, как начальная температура, температурные шаги, время ожидания и конечная температура, гарантируя, что тесты будут адаптированы к конкретному анализируемому образцу батареи. Перед каждым тестом термопары прикрепляются к образцу батареи, причем их размещение зависит от цели исследования. После того, как образец надежно помещен в камеру калориметра, а камера запечатана, система готова к тестированию.

Применение адиабатического калориметра большой батареи

Прогрессивные исследования материалов для аккумуляторов

BAC -420AE  — ценный инструмент для исследователей, работающих над новыми материалами для аккумуляторов. Помогая анализировать механизмы разложения материалов электродов, исследователи могут получить представление о потенциальных проблемах, которые могут возникнуть при длительном использовании аккумуляторов. Эта информация имеет решающее значение для разработки более безопасных и надежных аккумуляторов, особенно с учетом роста спроса на более долговечные и высокопроизводительные аккумуляторы.

Возможность проверки термической стабильности отдельных ячеек также позволяет лучше понять, как ведут себя различные электродные материалы и электролиты в различных условиях. Это особенно важно для разработки аккумуляторов следующего поколения, таких как полностью твердотельные литий-металлические аккумуляторы, где стабильность материала играет решающую роль в производительности и безопасности.

Повышение безопасности аккумуляторов посредством испытаний на термостойкость

Температурная стабильность является одним из важнейших факторов обеспечения безопасности аккумулятора. BAC-420AE  позволяет исследователям оценивать температурную стабильность аккумуляторных ячеек при различных состояниях заряда, помогая гарантировать, что аккумуляторы остаются безопасными в широком диапазоне условий эксплуатации. Это особенно важно для аккумуляторов электромобилей, которые должны выдерживать экстремальные температуры и потенциальное злоупотребление в течение своего срока службы.

Моделируя механизмы теплового разгона, BAC-420AE позволяет исследователям предсказывать, как батареи будут вести себя в сценариях неправильного использования, таких как перезарядка, перегрев или механическое повреждение. Эта информация бесценна для оптимизации конструкций батарей, чтобы предотвратить катастрофические отказы и повысить общую надежность.

Поддержка тестирования и разработки автомобильных аккумуляторов

Поскольку электромобили становятся все более распространенными, потребность в надежных методах тестирования автомобильных аккумуляторов никогда не была больше. BAC-420AE  помогает автомобильным исследователям и производителям определять пределы взрывоопасности аккумуляторов, оптимизировать бортовые системы управления температурой аккумуляторов и проводить испытания «теплового удара» на силовых аккумуляторах. Это гарантирует, что аккумуляторы, используемые в электромобилях, не только высокопроизводительны, но также надежны и безопасны в реальных условиях вождения.

Проводя комплексные испытания на тепловой разгон, BAC-420AE позволяет разрабатывать более безопасные батареи, которые могут выдерживать экстремальные нагрузки и суровые условия. Это критически важный аспект повышения надежности и безопасности аккумуляторов электромобилей, в конечном итоге способствующий широкому внедрению более чистых и эффективных транспортных решений.

Заключение

Адиабатический калориметр для больших батарей (BAC-420AE)  — это передовой инструмент, который решает проблемы, связанные с последним поколением больших батарей большой емкости. Обеспечивая точные измерения теплового поведения и позволяя проводить комплексные испытания на злоупотребления, этот калориметр является важнейшим инструментом для исследователей и производителей батарей. Будь то улучшение материалов для батарей, повышение термической стабильности или поддержка разработки более безопасных батарей для электромобилей, BAC-420AE предлагает бесценную информацию о производительности и безопасности батарей.

По мере роста спроса на более совершенные батареи такие приборы, как BAC-420AE, поставляемые компанией Hangzhou Zeal Instruments Science & Technology Co., Ltd. , будут играть все более важную роль в формировании будущего технологий хранения энергии.