四川电池热失控测试机设备详细介绍

下面我分别针对前面讲到的三种机理给大家介绍我们在机理方面的以及热失控控制的进展，包括，，内短路和我们控制内短路的方法，是BMS。***，正释氧引发的热失控和电池的热设计。第三，负析锂跟电解液的剧烈反应导致的热失控以及我们的充电控制。如果这三个机理、三种技术都不能解决热失控问题，我们还有后一招，是抑制热蔓延，我们要了解热蔓延的规律，同时把热蔓延抑制住，终防止事故的发生。

下面我这四个方面给大家介绍：

，内短路和BMS。比较清楚的是机械的原因，比如碰撞，机械方式，后是隔膜的撕裂，或者是电的原因，充电过充，枝晶析锂、枝晶刺破隔膜，或者是过热，当然终都会到过热，过热会导致隔膜的崩溃，所有的原因都跟内短路有关，只不过是内短路的程度不一样、演变的过程不一样，但是后都会到隔膜崩溃和隔膜熔化。所以我们利用加热量热仪和DSC两种联合起来，一个是从材料的放热来解释它的机理，一个是从加热量热对整个单电池进行热失控实验，把热失控的实验跟材料放热特性联合起来分析，这是我们常规的过热之后热失控的机理。我们可以看出，隔膜的熔化会导致内短路，升温开始，到隔膜崩溃会形成T2，直接引发热失控，这是一种较为普遍的原因。我们还使用了很多其他的辅助手段，包括各种材料分析手段，还有热重和质谱联用的方式，来进行各种物质的分析。

这是我们一套基本的分析方法，可以对各种电池、各种机理进行分析。

这是种，也是大家相对比较熟悉的一种热失控的产生方法，不管怎么说，我们从设计角度当然可以做很多工作，比方隔膜不太要薄、强度要够等等，但是中间有一个共性的问题是内短路，所以我们必须防止内短路，我们要研究内短路，内短路的实验相对来说是比较复杂的，没有成熟的规范的方法，所以我们发明了一种新的方法，是用记忆合金植入电池，加热到一定温度，让记忆合金的锐利的尖角翘起，触发热失控。

从文献和我们自己的***，主要的内短路有四种类型，有些内短路可以立即引发热失控，但是有些内短路是缓慢演变的，有些内短路可能不危险，但有些内短路在演变之后会很危险，还有一些内短路是一直缓变，还有一些内短路从缓变到突变，有各种各样的类型。为此我们也进行了一些仿真的分析，我在这里不详细介绍了。

总之，我们后发现了，对于演变型内短路的演变规律，是电压下降，个过程主要是电压下降。到***个部分才会有温升，后形成热失控。所以对于这种缓变的，我们应该在它的个过程，是电压下降阶段要把它检测出来进行故障诊断，把它挑出来，来防止它的进一步恶化，这是我们内短路检测的算法，这是对串联电池组的算法，包括先是从电压的一致性来进行分析，某一个电池电压下掉，说明这个电池有可能有内短路。但还不能确认的话，我们再加入温度，如果演变之后突变的话，我们再加入可燃气体的传感器，这样对缓变和突变我们都有办法。

举例，其中比方说串联电池组电压的一致性辨识，具体算法我不介绍了，大家可以明显看出，对电压下掉的电芯可以明显的看出来。

当然我们需要进行一系列的工程方法，光有一个简单算法是不够的，还要加入很多工程的经验来进行判断，这是要数据库的，所以我们选择跟企业合作。总之，我们从这个方面可以预警，对于突变型的，比如一个微短路，由于快充，因为我们充放电的过程中电池会有形变、会有应变，会导致微短路突然的恶化，好比人体血管里面的斑块，到一定时候突然血栓，如果我们仅用电压和温度是不够的，因为太慢了，它是看不出来的，到你看出来的时候已经热失控了。怎么办？我们需要用这种气体传感器，它可以做到至少提前3分钟进行热失控预警。总之，我们基于这些算法开发以性为核心的***电池管理系统。

***部分，是我们刚才说的***种机理，是不是只有内短路才会引发热失控呢？没有内短路没有热失控吗？其实不然，没有内短路照样有热失控。随着隔膜的不断增强，同时正三元材料的镍含量不断提高，它的释氧温度不断下降，是正材料热稳定性越来越差，但是我们隔膜会变得越来越好，这样薄弱环节反而会慢慢的变为正材料。

这是我们做的实验，没有内短路照样有热失控，我们把电解液去掉，照样有热失控，而且从中间可以看出，有一个放热的尖峰，这是正负合在一块，充完电的正负粉末放在一块，有剧烈的放热峰，这个是他引发的原因。具体来看放热峰哪里来的？正材料的相变，释氧。看看释氧的峰值，正和负结合的时候，负被氧化，如果不合在一块有峰值，合在一块没了，证明产热来自正释氧与负反应的剧烈放热。所以这个机理是什么？是正负的物质交换，是正的释氧跑到负，形成剧烈反应，这样引发的热失控。对于没有内短路的热失控我们完全可以根据刚才所有的副反应来建立模型，通过DSC多速率扫描，可以把刚才所有的副反应的反应常数用这个方法算出来，当然通过一定的方法，后再结合能量守恒、质量守恒可以算出刚才那个热失控的完整过程，而且可以和实验很好地符合。这样我们可以从经验试错向基于模型的设计方面发展，当然我们需要有很多数据库，没有数据库是不行的，这是各种材料的反应生成焓和反应的放热功率的关系。

四川电池热失控测试机设备

根据《电动客车技术条件》附录A“蓄电池单元热失控试验”及附录B“可充电储能系统热失控扩展试验”中对热失控试验的两种可行性可重复性候选试验方法（加热触发热失控及过充触发热失控）的规范性要求，同时结合企业研发测试中对电池CAN信息以及温度电压信息的测试需求。

1、测试系统具备以下几个关键部分：

1）控制台：指集成测试系统控制软件的计算机，计算机通过软件控制各子系统并记录保存试验数据。

2）加热系统：加热系统由稳压源及发热部件构成；稳压源输出可设置的电压给发热部件使发热部件温度变化。

3）数据采集系统：数据采集系统主要记录测试对象试验过程中的电压温度信息及其他通过CAN通讯信息并发送给控制台主机。

4）过充系统：过充系统主要指恒流源，恒流源输出可设置电流对测试对象进行CC（恒流）充电使测试对象发生电压变化。

2、测试系统具备以下功能：

1）测试系统主机能够通过各种对应通讯接口与外设稳压源及恒流源进行实时交互通讯自动控制及数据传输。

2）测试系统软件可设置两种试验模式：

? 加热触发热失控：触发恒压源；

? 过充触发热失控：触发恒流源。

3）测试系统软件对试验设置以下参数：

? 恒压源参数，主要指输出电压；

? 恒流源参数，主要指输出电流；

? 试验截止条件：

a)测试对象产生的电压降速率MAX_dV/dt（值）≥设定值（连续取两笔数据判断）；

b)监测点温度值：电池厂商规定的温度MAX_T≥设定值；

c)监测点温升速率MAX_dT/dt≥设定值（连续取两笔数据判断）；

d)监测点限温度MAX_T（300℃）；

e)试验时间。

其中：

a)、b)、c)为试验判定是否发生热失控的条件，当a)&c)或者b)&c)发生时，判定发生热失控，停止触发关闭电源，试验截止，c)为必选条件，a)与b)选其一，a)&c)或者b)&c)构成一个***截止条件；试验过程中d)发生时应停止触发关闭电源，试验提前截止；以上两种情况未发生，则等待e)条件发生，停止触发关闭电源，试验截止。

4）试验开始启动后，测试软件能够对整个试验过程自动控制，根据预先设置的条件及变量自动截止。

5）测试软件具备手动截止功能，***在发生起火或者爆炸的情况下能够手动提前终止试验。

6）测试软件具备CAN通讯报文的编辑功能，能够根据报文收发CAN通讯数据。

7）测试软件能够对所有测试数据进行保存，各数据统一保存在同一张数据表格中；能够以100ms以内的时间间隔进行数据保存，保存时间间隔可设置；测试数据支持导出成EXCEL文件。