圖1 全尺寸電池絕熱量熱儀

本方案利用標(biāo)準(zhǔn)電阻塊（內(nèi)置加熱管的金屬塊）作為標(biāo)樣（如圖2所示），并通過(guò)程控電源程序控制加熱功率，調(diào)節(jié)電阻塊的升溫速率，從而對(duì)鋰電池?zé)崾Э販厣^(guò)程進(jìn)行等效模擬。另外，通過(guò)高壓氣瓶搭配電磁閥產(chǎn)生脈沖氣流的方式，可實(shí)現(xiàn)鋰電池開(kāi)閥降溫過(guò)程的模擬。

為準(zhǔn)確模擬鋰電池的產(chǎn)熱過(guò)程，參照典型鋰電池絕熱失控實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)鋰電池?zé)崾Э厣郎剡^(guò)程的表觀(guān)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行擬合計(jì)算，得到電池產(chǎn)熱速率隨溫度變化的關(guān)聯(lián)方程，并結(jié)合電阻塊的質(zhì)量及比熱容，計(jì)算電源實(shí)時(shí)輸出功率，實(shí)現(xiàn)電池放熱過(guò)程精確模擬。

圖2 鋰電池?zé)崾Э啬M裝置示意圖

如圖2所示，將標(biāo)準(zhǔn)塊吊裝在絕熱量熱儀中，并進(jìn)行HWS模式實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比理論特征溫度點(diǎn)與實(shí)測(cè)特征溫度點(diǎn)，以及各溫度臺(tái)階理論溫升速率與實(shí)測(cè)溫升速率，可以驗(yàn)證絕熱量熱儀的測(cè)量靈敏度和準(zhǔn)確性。

利用BAC-420A分別進(jìn)行三元和磷酸鐵鋰電芯的絕熱熱失控模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3~圖8所示。對(duì)于三元鋰電模擬實(shí)驗(yàn)，標(biāo)樣的理論T_onset溫度為80.0℃（對(duì)應(yīng)升溫速率為0.02℃/min），兩次實(shí)驗(yàn)的T_onset檢出臺(tái)階分別為80℃和85℃，符合預(yù)期。

（2）BAC-800A驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

對(duì)具有更大量熱腔尺寸的BAC-800A分別進(jìn)行一組三元鋰電和磷酸鐵鋰的絕熱熱失控模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9~圖12所示。三元鋰電、磷酸鐵鋰模擬實(shí)驗(yàn)的T_onset檢出臺(tái)階分別為80℃、105℃，均符合預(yù)期。實(shí)驗(yàn)中各臺(tái)階實(shí)測(cè)溫升速率與理論值偏差均在±0.003℃/min內(nèi)。

（3）BAC-1000A驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

對(duì)大尺寸密閉型絕熱量熱儀BAC-1000A分別進(jìn)行一組三元鋰電和磷酸鐵鋰的絕熱熱失控模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖13~圖16所示。三元鋰電、磷酸鐵鋰模擬實(shí)驗(yàn)的T_onset檢出臺(tái)階分別為80℃、110℃，均符合預(yù)期；實(shí)驗(yàn)中各臺(tái)階實(shí)測(cè)溫升速率與理論值偏差均在±0.005℃/min內(nèi)。

基于本文提出的電池絕熱量熱儀校準(zhǔn)方案，可以客觀(guān)、有效地評(píng)價(jià)電池絕熱量?jī)x的關(guān)鍵性能。同時(shí)本文的測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了仰儀科技全尺寸大電池絕熱量熱儀的優(yōu)異性能。仰儀科技將繼續(xù)推進(jìn)相關(guān)計(jì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的落地，規(guī)范行業(yè)發(fā)展，以精確、可靠的數(shù)據(jù)為鋰電池行業(yè)保駕護(hù)航。