Адиабатические калориметры для аккумуляторных батарей играют важную роль в исследованиях и разработке аккумуляторных технологий. Они обеспечивают получение важных термодинамических данных для оценки безопасности батарей, оптимизации рабочих характеристик, анализа энергоэффективности и прогнозирования срока службы.
Оборудование позволяет исследовать тепловое поведение аккумуляторов в условиях отсутствия теплообмена с окружающей средой, что помогает точно оценивать процессы саморазогрева, теплового разгона и реакции аккумуляторных материалов при различных эксплуатационных режимах.
Области применения
Адиабатические калориметры широко используются для исследований, испытаний и оценки безопасности аккумуляторов и аккумуляторных модулей.
Основные области применения:
(1) Анализ тепловых характеристик аккумуляторов во время процессов заряда и разряда
(2) Исследование механизма теплового разгона литий-ионных батарей
(3) Оценка тепловой безопасности аккумуляторных элементов и модулей
(4) Разработка и оптимизация конструкции аккумуляторов
(5) Оценка эффективности систем терморегулирования батарей
(6) Испытания термической безопасности аккумуляторных материалов
(7) Анализ характеристик нагрева при аварийных режимах, включая перезаряд, короткое замыкание и высокотемпературное воздействие
Оборудование предоставляет важные данные для проектирования аккумуляторов нового поколения, повышения надёжности и предотвращения опасных тепловых явлений.
Соответствие стандартам
(1) GB/T 36276-2023 — Литий-ионные аккумуляторы для систем накопления электрической энергии
(2) UL 9540A — Метод испытаний для оценки распространения пожара при тепловом разгоне в системах хранения энергии
(3) ASTM E1981-98(2012) — Стандартный метод испытания термической стабильности химических веществ методом дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC)
(4) SN/T 3078.1-2012 — Руководство по оценке термической стабильности химических веществ. Часть 1: Метод ускоренной калориметрии
(5) USABC SAND99-0497 — Протокол испытаний термической стабильности, разработанный United States Advanced Battery Consortium (USABC)
(6) SAE J2464-R2009 — Испытания безопасности и устойчивости к внешним воздействиям аккумуляторных систем хранения энергии для электрических и гибридных автомобилей
(7) Freedom CAR SAND 2005-3123 — Технический документ программы Freedom CAR по испытаниям термической стабильности
(8) UL 1973 — Аккумуляторные батареи для стационарных и вспомогательных энергетических применений транспортных средств
(9) GB 38031-2020 — Требования безопасности к силовым аккумуляторным батареям электромобилей
Основные особенности
(1) Высокая точность измерений
Чувствительность обнаружения саморазогрева значительно превосходит стандартный порог обнаружения 0,02°C/мин. Благодаря высокой теплоизоляции обеспечивается минимальная разница температур между стенкой камеры и исследуемым образцом.
(2) Высокая эффективность испытаний
Использование инновационной системы нагрева с помощью вспомогательного нагревательного элемента позволяет увеличить эффективность проведения экспериментов до 5 раз.
(3) Высокий уровень безопасности
Оборудование оснащено комплексной системой защиты, включая разрывные мембраны, клапаны сброса давления и взрывозащищённую камеру. Профессиональная система сигнализации обеспечивает безопасность персонала и оборудования.
(4) Инновационный анализ теплового разгона
Поддерживается функция комплексного анализа адиабатического теплового разгона и образования газа, позволяющая получать полный набор характеристик процесса теплового разрушения аккумуляторов.
Технические параметры
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Эффективный размер адиабатической камеры | Диаметр: 800 мм, глубина: 520 мм |
| Чувствительность обнаружения саморазогрева | Лучше 0,02°C/мин |
| Разница температуры между стенкой камеры и образцом | ≤1°C |
| Диапазон регулирования температуры | Комнатная температура ~300°C, с низкотемпературным модулем до -25°C |
| Диапазон рабочего давления | 0～2 МПа |
| Скорость отслеживания температуры | 0,02～15°C/мин |
| Максимальный ход игольчатого механизма | Настраивается программным обеспечением |
| Допустимый ток зарядно-разрядных электродов | -1000A～1000A |
Комплектующие
(1) Компоненты контроля температуры и теплоизоляции
(2) Компоненты безопасности и защитные устройства
(3) Компоненты обработки и анализа газов
(4) Датчики температуры и давления
(5) Система сбора и анализа данных
Процедура испытания
(1) Подготовка образца
Выполняется подготовка поверхности аккумулятора, настройка уровня заряда SOC и запись основных параметров образца.
(2) Калибровка температурной разницы
При установке образца термопара закрепляется в центре большой поверхности аккумулятора. Положение датчика должно соответствовать установленному положению алюминиевого блока внутри камеры.
(3) Настройка параметров испытания
Рекомендуемый диапазон температуры испытания составляет 50～200°C, чтобы значение начала теплового разгона Tonset находилось в рабочем диапазоне и исключались ложные срабатывания.
(4) Проведение эксперимента
Во время испытания нагревательный элемент нагревает образец согласно заданной программе. Датчик температуры контролирует температуру аккумулятора, а дополнительные датчики измеряют температуру окружающей среды внутри камеры.
(5) Регистрация данных
Нагрев образца осуществляется методом прямого контакта с использованием термопар. Несколько температурных датчиков устанавливаются:
(1) непосредственно на поверхности образца
(2) в верхней части камеры
(3) в нижней части камеры
(4) на боковых стенках камеры
(5) датчик давления для контроля изменения давления
Все параметры регистрируются в режиме реального времени.
(6) Анализ результатов
На основе полученных данных определяются изменения температуры образца, давления, скорости повышения температуры и скорости роста давления.
После анализа рассчитываются основные тепловые характеристики:
(1) начальная температура разложения
(2) скорость выделения тепла
(3) теплота реакции
(4) энергия активации
(5) скорость повышения давления
Техническое обслуживание
(1) Регулярно очищать испытательную камеру и держатели образцов для предотвращения загрязнений и накопления остатков.
(2) Проверять состояние температурных датчиков, датчиков давления и электронных компонентов.
(3) Выполнять периодическую калибровку измерительных систем для поддержания точности результатов.
(4) Проверять защитные устройства, включая клапаны давления, взрывозащищённые элементы и систему сигнализации.
(5) Регулярно обновлять программное обеспечение системы управления и анализа данных.
(6) Вести записи о техническом обслуживании, калибровках и проведённых проверках.
Часто задаваемые вопросы
1. Для чего используется адиабатический калориметр для аккумуляторов?
Адиабатический калориметр используется для измерения теплового поведения и характеристик выделения тепла аккумуляторов в условиях отсутствия потерь тепла. Он помогает оценивать безопасность, стабильность и риск теплового разгона литий-ионных батарей.
2. Как работает адиабатический калориметр?
Аккумулятор помещается в теплоизолированную адиабатическую камеру, после чего система контролирует изменение температуры, давления и тепловыделения при зарядке, разрядке или аварийных испытаниях с помощью высокоточных датчиков.
3. Какие типы аккумуляторов можно тестировать?
Оборудование подходит для испытаний литий-ионных батарей, литий-металлических аккумуляторов, свинцово-кислотных батарей и других типов первичных и перезаряжаемых элементов питания.
4. Как записываются и анализируются результаты испытаний?
Температура, давление, тепловой поток и энергетические параметры автоматически регистрируются системой сбора данных, отображаются на интерфейсе и могут экспортироваться для дальнейшего анализа и построения отчётов.
5. Какое обслуживание требуется для калориметра?
Требуется регулярная очистка камеры и держателей образцов, проверка датчиков и электронных компонентов, выполнение калибровки измерительных модулей, обновление программного обеспечения и своевременная замена изношенных деталей.
