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，從而對鋰電池?zé)崾Э販厣^程進(jìn)行等效模擬。另外，通過高壓氣瓶搭配電磁閥產(chǎn)生脈沖氣流的方式，可實(shí)現(xiàn)鋰電池開閥降溫過程的模擬。

為準(zhǔn)確模擬鋰電池的產(chǎn)熱過程，參照典型鋰電池絕熱失控實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對鋰電池?zé)崾Э厣郎剡^程的表觀反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行擬合計算，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，計算電源實(shí)時輸出功率，實(shí)現(xiàn)電池放熱過程精確模擬。

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)，通過對比理論特征溫度點(diǎn)與實(shí)測特征溫度點(diǎn)，以及各溫度臺階理論溫升速率與實(shí)測溫升速率，可以驗(yàn)證絕熱量熱儀的測量靈敏度和準(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℃（對應(yīng)升溫速率為0.02℃/min），兩次實(shí)驗(yàn)的T_onset檢出臺階分別為80℃和85℃，符合預(yù)期。

（2）BAC-800A驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

對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檢出臺階分別為80℃、105℃，均符合預(yù)期。實(shí)驗(yàn)中各臺階實(shí)測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檢出臺階分別為80℃、110℃，均符合預(yù)期；實(shí)驗(yàn)中各臺階實(shí)測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、有效地評價電池絕熱量儀的關(guān)鍵性能。同時本文的測試結(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)計量檢測標(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。