HWS绝热温升

2025-04-24

HWS绝热温升测试

在新能源产业高速发展的进程中,锂电池安全性成为核心关注点。HWS绝热温升测试作为关键检测手段,通过模拟电池在绝热环境下的自放热行为,精准捕捉热失控前的温度变化与能量积累,为电池设计优化、安全认证及热管理系统改进提供科学依据,有效保障电动汽车、储能电站等领域的电池应用安全。

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HWS绝热温升测试

测试目的

  1. 热失控风险评估:识别电池在绝热环境下的热失控临界温度(TTR)及温升速率(dT/dt),提前预警热失控隐患。

  2. 产品设计优化:通过关键热稳定性参数,指导电池材料选型、结构设计及热管理系统改进。

  3. 安全认证支持:满足国际国内安全标准认证要求,加速产品进入全球市场。

  4. 失效机理分析:定位SEI膜分解、隔膜熔化等关键失效节点,为故障排查提供数据支撑。

测试原理

  1. 绝热环境模拟:采用HWS(加热-等待-搜寻)模式,通过仰仪绝热量热仪构建近乎绝热的封闭腔体,隔绝外界热交换,确保测试数据真实反映电池自放热特性。

  2. 动态温升监测:以可控速率加热电池至目标温度,通过高精度热电偶实时监测表面及内部温度变化,捕捉自放热引发的自然温升过程。

  3. 临界状态判定:当温升速率超过阈值(dT/dt≥1℃/min)时,判定电池进入热失控临界状态,记录关键温度参数及失效现象。

测试标准

  • 国际标准

    • UL 1973《储能电池安全标准》

    • IEC 62619《工业用二次锂电池安全要求》

    • UN 38.3《危险品运输试验和标准手册》

  • 国内标准

    • GB/T 36276《电力储能用锂离子电池》

    • GB 38031《电动汽车用动力蓄电池安全要求》

    • JB/T 13507《锂电池热失控测试方法》

测试仪器:仰仪BAC-90A/420A/800B/1000A全尺寸电池绝热量热仪

分类 详情
高精度监测 温度监测精度±0.1℃,支持0.02℃/min微温升捕捉,确保细微热变化可测
全尺寸兼容 BAC-90A:适配小型圆柱电池(直径≤30mm)
           BAC-420A:支持中型方形/软包电池(边长≤600mm)
           BAC-800B/1000A:兼容大型储能电池(边长≤1500mm)
安全防护设计 双重泄压保护(爆破片+弹簧锁),承压能力2MPa,内置气体传感器同步监测产气成分(如CO、H₂)
智能数据采集 实时同步记录温度、压力、电压等12项参数,支持数据曲线实时生成与导出

测试方案

  1. 样品预处理

    • 按标准流程对电池进行初始化充电(如SOC=100%),记录容量、内阻等初始性能参数

    • 在电池表面及内部关键位置安装热电偶(精度±0.05℃),连接压力传感器监测腔体压力变化

  2. 绝热腔体搭建

    将电池置入绝热量热仪腔体,抽真空后充入高纯氩气(纯度≥99.99%),设定25℃初始温度并恒温30分钟至热平衡

  3. HWS模式测试

    • 加热阶段:以2℃/min速率升温至150℃,触发SEI膜分解等初始热反应,记录升温过程温度-时间曲线

    • 等待阶段:恒温保持30分钟,监测自放热引发的自然温升,当温度波动≤0.1℃/10min时进入下一阶段

    • 搜寻阶段:停止外部加热,实时追踪温升速率,当dT/dt≥1℃/min时判定为热失控临界,记录临界温度TTR及相关参数

  4. 失效现象记录

    全程观察电池外观变化,记录膨胀率、漏液位置、冒烟/起火温度及持续时间,配合高速摄像机捕捉瞬间失效状态

  5. 重复验证:同批次样品测试≥3次,计算数据重复性误差(≤5%),确保结果可靠

测试结果与报告

测试结果

  • 核心参数

  • 自放热起始温度(Tonset):电池开始自主放热的临界温度,反映材料热稳定性

  • 热失控触发温度(TTR):温升速率骤增的关键节点,评估电池安全阈值的核心指标

  • 最大温升速率(dT/dt):单位时间内温度变化速率,体现热失控发展速度

  • 绝热量(Q):自放热过程释放的总能量,用于热管理系统热负荷计算

  • 失效分析

  • 材料失效:正极材料释氧温度、电解液分解温度与标准值对比分析

  • 结构缺陷:隔膜热收缩率、壳体耐压能力与失效现象关联判断

测试报告

  1. 内容架构

    • 基础信息:样品型号/规格、生产厂家、检测日期、样品数量(n≥3)

    • 测试依据:明确标注执行标准全称及具体条款(如GB/T 36276-2023第7.5条)

    • 数据图表:温度-时间曲线(含加热段、等待段、搜寻段)、温升速率-温度三维图谱、压力变化表(初始压力/峰值压力/泄压温度)

    • 结论建议:热稳定性等级判定(合格/改进/不合格)、优化方案(如推荐添加热阻剂提升TTR至230℃)


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