Испытание на термическое воздействие: что вам нужно знать

Испытание на термическое злоупотребление является важным процессом, используемым для оценки безопасности и надежности аккумуляторов. Оно включает в себя воздействие на аккумуляторы экстремальных температур для определения их способности выдерживать такие злоупотребления, как перегрев, перезарядка и короткие замыкания. Испытание на термическое злоупотребление имеет решающее значение для обеспечения безопасности аккумуляторов в использовании и отсутствия риска возгорания или взрыва.

Во время испытаний на термическое воздействие батареи подвергаются воздействию высоких температур, которые могут вызвать тепловой пробой, процесс, при котором батарея перегревается и выделяет энергию, которая может вызвать пожар или взрыв. Тест разработан для имитации реальных условий, а результаты используются для определения термической стабильности и устойчивости батареи. Данные, собранные во время испытаний, используются для выявления потенциальных проблем безопасности и внесения улучшений в конструкцию и производительность батареи.

Испытание на термическое злоупотребление является важным процессом, который обеспечивает безопасность и надежность аккумуляторов. Это критически важный шаг в разработке и производстве аккумуляторов, используемых в различных приложениях, включая электромобили, бытовую электронику и системы возобновляемой энергии. Испытание предоставляет ценные данные, которые используются для выявления потенциальных проблем безопасности и внесения улучшений в конструкцию и производительность аккумулятора. С ростом спроса на аккумуляторы испытание на термическое злоупотребление становится более важным, чем когда-либо, для обеспечения безопасности пользователей и предотвращения несчастных случаев.

Основы испытаний на термическое воздействие

Испытание на термическое злоупотребление является важнейшим аспектом испытания безопасности аккумулятора. Оно подразумевает воздействие на аккумулятор экстремальных температур для проверки его показателей безопасности. Цель состоит в том, чтобы оценить, как аккумулятор реагирует на условия злоупотребления, включая электрическое, механическое и термическое злоупотребление. Информация, полученная в результате испытания, используется для улучшения конструкции и безопасности аккумулятора.

Во время теста батарея нагревается до определенной температуры с определенной скоростью, обычно 5°C/мин, и удерживается при этой температуре в течение определенного времени. Наиболее распространенным испытанием на термическое злоупотребление является испытание в горячей печи, которое проводится путем нагрева ячейки в печи с гравитационной конвекцией или циркулирующим воздухом.

Температура и продолжительность теста зависят от области применения и типа тестируемой батареи. Например, в руководстве USABC Abuse Test Manual рекомендуется нагревать многоэлементную литий-ионную батарею до 250°C или до отказа, в зависимости от того, что наступит раньше.

Испытание на термическое злоупотребление необходимо, поскольку оно имитирует реальные сценарии, в которых батареи могут подвергаться воздействию экстремальных температур. Испытание помогает выявить потенциальные угрозы безопасности, связанные с отказом батареи, такие как выбросы газа, пожары и взрывы.

В заключение, испытание на термическое злоупотребление является основополагающим аспектом испытания безопасности аккумуляторов. Оно подразумевает воздействие на аккумулятор экстремальных температур для оценки его показателей безопасности. Информация, полученная в результате испытания, используется для улучшения конструкции и безопасности аккумуляторов.

Процедуры испытаний на термическое воздействие

Стандартные методы испытаний

Испытание на термическое злоупотребление является неотъемлемой частью испытаний на безопасность перезаряжаемых систем хранения энергии (RESS). Испытание включает в себя воздействие высоких температур на элементы батареи для определения их термической стабильности. Испытание проводится в соответствии со стандартными методами испытаний, такими как Руководство по испытаниям на злоупотребление электросистемы хранения энергии FreedomCAR для электрических и гибридных электромобилей (SAND2005-3123) и Руководство по испытаниям на злоупотребление USABC.

Подготовка образца

Для проведения испытания на термическое злоупотребление элементы батареи должны быть подготовлены должным образом. Элементы сначала заряжаются до максимальной емкости, а затем кондиционируются до определенной температуры для их стабилизации. Затем элементы нагреваются с определенной скоростью до заданной температуры, обычно от 150°C до 250°C, чтобы инициировать тепловой разгон.

Настройка оборудования

Оборудование, используемое для испытаний на термическое злоупотребление, должно быть правильно настроено для обеспечения точных и надежных результатов. Испытательное оборудование должно иметь возможность контролировать температуру ячеек и давление внутри испытательной камеры. Оно также должно быть оснащено системой безопасности, которая может остановить испытание в случае обнаружения каких-либо аномалий.

В заключение, испытания на термическое злоупотребление являются неотъемлемой частью испытаний безопасности перезаряжаемых систем хранения энергии. Для обеспечения точных и надежных результатов необходимо соблюдать стандартные методы испытаний, подготовку образцов и настройку оборудования.

Вопросы безопасности при испытаниях на термическое воздействие

При проведении испытаний на термическое воздействие важно отдавать приоритет безопасности, чтобы предотвратить потенциальный вред себе или другим. Вот некоторые ключевые соображения по безопасности, которые следует иметь в виду:

Защитное снаряжение

Используйте соответствующие защитные средства, такие как перчатки, защитные очки и лабораторный халат, чтобы предотвратить ожоги и воздействие опасных материалов. Кроме того, обязательно наденьте огнестойкую одежду, чтобы защититься от возможных пожаров.

Правильная вентиляция

Организуйте зону тестирования в хорошо проветриваемом помещении, чтобы предотвратить накопление токсичных газов. Правильная вентиляция также поможет рассеивать тепло и снизить риск возгорания.

Оборудование для пожаротушения

Имейте поблизости средства пожаротушения, такие как огнетушитель или противопожарное одеяло, на случай пожара. Перед началом теста убедитесь, что вы знаете, как пользоваться оборудованием.

Испытательная камера

Проводите испытания на термическое воздействие в испытательной камере, чтобы исключить любые потенциальные взрывы или возгорания. Испытательная камера должна быть изготовлена ​​из материалов, которые могут выдерживать высокие температуры и давление.

Процедура испытания

Тщательно следуйте процедуре тестирования, чтобы обеспечить точные и надежные результаты. Отклонение от процедуры может привести к неожиданным результатам или опасным ситуациям.

Принимая во внимание эти соображения безопасности, вы можете проводить испытания на термическое злоупотребление безопасно и эффективно. Помните о необходимости всегда отдавать приоритет безопасности, чтобы предотвратить потенциальный вред себе и другим.

Анализ и интерпретация данных

При проведении испытаний на термическое злоупотребление литий-ионных аккумуляторов крайне важно контролировать и интерпретировать данные, собранные во время испытания. В следующих подразделах будут рассмотрены ключевые параметры, которые следует контролировать во время испытаний на термическое злоупотребление, включая анализ температуры, давления и режима отказа.

Мониторинг температуры

Температурный мониторинг является важнейшим аспектом испытаний на термическое злоупотребление. Во время испытаний важно контролировать температуру батареи, чтобы определить, когда батарея достигает температуры теплового разгона. Эта температура является точкой, при которой батарея начинает самонагреваться и выделять тепло с возрастающей скоростью, что приводит к неконтролируемому выделению энергии. Обычно температура измеряется с помощью термопары или инфракрасной камеры.

Измерение давления

Измерение давления — еще один важный параметр для мониторинга во время испытаний на термическое злоупотребление. По мере повышения температуры батареи давление внутри нее также увеличивается. Это давление может привести к утечке, разрыву или взрыву батареи с выбросом опасных газов и материалов. Измерения давления можно проводить с помощью преобразователей давления или датчиков давления.

Анализ вида отказа

Анализ режимов отказов — это процесс анализа режимов отказов батареи во время испытаний на термическое злоупотребление. Этот анализ может помочь определить основную причину отказа и предоставить информацию о конструкции и производстве батареи. Распространенные режимы отказов во время испытаний на термическое злоупотребление включают тепловой разгон, вентиляцию и взрыв. Анализируя режимы отказов, вы можете определить конкретные условия, которые привели к отказу, и разработать стратегии для предотвращения подобных отказов в будущем.

В заключение, испытания на термическое злоупотребление являются критически важным компонентом испытаний на безопасность аккумуляторов. Отслеживая и интерпретируя данные, собранные во время испытаний, вы можете определить потенциальные опасности и разработать стратегии по их снижению. Мониторинг температуры, измерение давления и анализ режима отказа являются важными параметрами для мониторинга во время испытаний на термическое злоупотребление.

Примеры и приложения

Испытание на термическое злоупотребление является важнейшим этапом в разработке и производстве литий-ионных аккумуляторов. Моделируя экстремальные условия, производители могут выявлять потенциальные угрозы безопасности и улучшать конструкцию своих аккумуляторов. Вот несколько примеров того, как испытания на термическое злоупотребление использовались в реальных приложениях.

Электромобили

Электромобили в значительной степени зависят от литий-ионных аккумуляторов для питания своих двигателей. Однако эти аккумуляторы подвержены перегреву и возгоранию, что может быть опасно для водителей и пассажиров. Для решения этой проблемы производители используют испытания на термическую нагрузку, чтобы убедиться, что их аккумуляторы выдерживают экстремальные температуры и остаются безопасными в случае аварии или другой аварии.

Бытовая электроника

Литий-ионные аккумуляторы также используются в широком спектре потребительской электроники, включая смартфоны, ноутбуки и планшеты. Эти устройства часто подвергаются грубому обращению и экстремальным температурам, что может привести к неисправности аккумуляторов или даже взрыву. Подвергая свои аккумуляторы испытаниям на термическое воздействие, производители могут гарантировать, что их продукция безопасна и надежна.

Аэрокосмическая промышленность

Литий-ионные аккумуляторы также используются в аэрокосмических приложениях, таких как спутники и космические корабли. Эти аккумуляторы должны выдерживать экстремальные температуры и радиацию, а также суровые условия космических полетов. Испытание на термическую нагрузку является критически важным шагом в обеспечении того, что эти аккумуляторы соответствуют поставленной задаче и могут надежно работать в самых суровых условиях.

В целом, испытания на термическое воздействие являются жизненно важным инструментом в разработке и производстве литий-ионных аккумуляторов. Подвергая аккумуляторы экстремальным условиям, производители могут выявлять потенциальные угрозы безопасности и улучшать конструкцию своих продуктов. В результате потребители могут быть уверены, что аккумуляторы в их устройствах безопасны, надежны и соответствуют поставленной задаче.

Соблюдение правил и стандартов

Когда дело доходит до испытаний литий-ионных аккумуляторов на термическое воздействие, соблюдение правил и стандартов имеет решающее значение. Эти правила и стандарты устанавливаются для обеспечения безопасности литий-ионных аккумуляторов и предотвращения несчастных случаев, вызванных тепловым разгоном.

Тесты безопасности, описанные в международных, национальных и региональных стандартах, обычно включают в себя испытания на злоупотребление литий-ионными аккумуляторами для автомобильных приложений. Эти тесты оценивают поведение аккумулятора в различных условиях, таких как перезарядка, принудительная разрядка, тепловой нагрев и вибрация.

Важно отметить, что сориентироваться в требованиях сертификации для ваших разнообразных целевых рынков может быть непросто. UL Solutions предлагает услуги по тестированию и сертификации аккумуляторных элементов, модулей и пакетов электромобилей на соответствие стандартам и требованиям, установленным во многих регионах, включая Северную Америку, Европу и Азию.

Кроме того, определение температур, при которых происходят ключевые события, такие как активация CID, вентиляция и тепловой разгон, а также определение связанных с этим выбросов, имеет важное значение для определения опасностей, которым подвергаются люди, и особенно спасательные команды. Например, исследование MDPI определило ключевые события и выбросы во время испытаний литий-ионных аккумуляторов на термическое воздействие.

В целом, соблюдение норм и стандартов имеет решающее значение для обеспечения безопасности литий-ионных аккумуляторов и предотвращения несчастных случаев, вызванных тепловым разгоном.