鋰電池熱失控產(chǎn)生的氣體由多種可燃組分構(gòu)成，是熱失控著火過程的重要危險之一。

近年來，國內(nèi)外研究主要集中在鋰電池正常充放電條件下的產(chǎn)氣分析和熱失控產(chǎn)氣離線分析，但鋰電池熱失控時內(nèi)部溫度陡然升高、氧氣濃度增加，產(chǎn)氣過程也更為復雜，而產(chǎn)氣離線分析無法實時、準確地反應(yīng)熱失控過程狀態(tài)。

之量科技推出的鋰電池熱失控產(chǎn)氣成分在線分析方案，模擬電池熱失控過程絕熱環(huán)境，同步分析全過程的產(chǎn)氣成分演化歷程，為熱失控時各階段的化學反應(yīng)機理研究提供數(shù)據(jù)支持，助力電池材料與電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，推動電池安全性及使用性能的提升。

檢測項目

1．UL9540A / 電池熱失控產(chǎn)氣測試：產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣壓力、氣體成分分析、氣體爆炸性分析等。

2．GB/T 36276-2018 / 電池絕熱溫升測試：電池熱穩(wěn)定性的評估。

3．電池熱安全評價：電池自放熱起始溫度、熱失控起始溫度、熱失控最高溫度、泄壓溫度、最大溫升速率和最大壓升速率等。

4．電池熱管理研究：不同溫度下電池充放電產(chǎn)熱量、產(chǎn)熱功率、變溫比熱容。

聯(lián)用方案

(1)氣氛控制單元

使用真空泵或者惰性氣體氣瓶（如氮氣或氬氣）對電池熱失控過程進行氣氛控制，以減少電池產(chǎn)氣中空氣成分的影響；另外可以對熱失控單元進行排空、泄壓、氣體置換、熱失控淬火等輔助操作。

(2)熱失控發(fā)生單元

使用密閉式ARC如BAC-1000A或使用泄壓式ARC如BAC-800A配合產(chǎn)氣罐對電池進行熱失控產(chǎn)氣實驗；此外可以使用BAC-420A, 進行電池的充放電實驗或絕熱溫升實驗，并進行內(nèi)部氣體采集和分析。

(3)電池產(chǎn)氣預處理單元

對電池失控產(chǎn)氣進行初步采集，并進行預處理后，進行產(chǎn)氣分析的定量采集；對產(chǎn)氣的預處理包括流量控制、多級過濾、溫度控制等。

(4)氣體成分分析單元

可通過GC、MS、FTIR、GC-MS等氣體分析儀器對產(chǎn)氣成分進行分析；根據(jù)譜圖對產(chǎn)氣成分進行解讀。

應(yīng)用案例

HWS模式大容量高鎳鋰電池絕熱熱失控測試

本案例使用大型電池絕熱量熱儀 BAC-420A對大容量高鎳鋰電池進行絕熱熱失控測試。如圖所示，在儀器上蓋被頂起泄壓的情況下，電池表面熱失控最高溫度Tmax仍然能夠達到約1100℃,最大溫升速率超過10000℃/min，明顯高于磷酸鐵鋰和中低鎳NCM電池的數(shù)據(jù)。觀察電池殘骸可以發(fā)現(xiàn)，160Ah的電池熱失控爆炸后保證了基本結(jié)構(gòu)的完整性。190Ah的電池安全閥周圍已被崩裂，同時電池的質(zhì)量損失率達到80%。

磷酸鐵鋰電池熱失控產(chǎn)氣壓力測試

將電池放置于大型電池絕熱量熱儀 BAC-420A標配的合適尺寸的密封測試罐中，電池升溫過程中通過采集罐內(nèi)壓力變化計算電池產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣量。本案例使用大型電池絕熱量熱儀測得160Ah磷酸鐵鋰電池熱失控歷程存在兩個劇烈產(chǎn)氣階段，最大產(chǎn)氣速率達到377.9slpm。

磷酸鐵鋰電池熱失控產(chǎn)氣成分在線分析

本案例實時分析了磷酸鐵鋰電池在升溫過程中的電池泄壓閥打開以及發(fā)生熱失控后的產(chǎn)氣情況，揭示了電池熱失控過程不同階段電池產(chǎn)氣成分含量大小及變化規(guī)律，具體結(jié)果如下：

方案亮點

1．可承受大容量/高鎳電芯熱失控沖擊力，滿足電池單體大體積與高比能量的發(fā)展趨勢。

2．通過追蹤電池溫度變化并動態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，模擬電池熱失控過程絕熱環(huán)境，準確測得熱失控過程中的關(guān)鍵參數(shù)。

3．通過多級過濾等預處理手段，過濾熱失控時產(chǎn)生的固態(tài)碎片、灰塵等，減少實驗干擾。

4．對氣體采集過程進行精準的流量控制和溫度控制，減少對內(nèi)部絕熱環(huán)境的影響。

合作客戶

之量科技通過前期調(diào)研和技術(shù)交流，結(jié)合上海通敏車輛檢測技術(shù)有限公司的實際情況，為其量身定制了鋰電池熱失控產(chǎn)氣成分在線分析實驗室，有效助力通敏檢測的企業(yè)客戶深入研究鋰電池熱失控下的氣體演化機制、推動電極材料體系優(yōu)化、電解質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計、界面緩沖層設(shè)計等，加快新一代高能量密度、高安全性鋰電池的研發(fā)。

作為專業(yè)的儀器服務(wù)商，之量科技將不斷追求創(chuàng)新與突破，推出更多高品質(zhì)、高效率的實驗室測試解決方案，攜手產(chǎn)業(yè)鏈上下游共促發(fā)展。