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解决方案 | 锂电池热失控产气成分在线分析

LEVEL水平线仿真

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产生的气体由多种可燃组分构成，是热失控着火过程的重要危险之一。

近年来，国内外研究主要集中在锂电池正常充放电条件下的产气分析和热失控产气离线分析，但锂电池热失控时内部温度陡然升高、氧气浓度增加，产气过程也更为复杂，而产气离线分析无法实时、准确地反应热失控过程状态。

之量科技推出的锂电池热失控产气成分在线分析方案，模拟电池热失控过程绝热环境，同步分析全过程的产气成分演化历程，为热失控时各阶段的化学反应机理研究提供数据支持，助力电池材料与电池结构的优化，推动电池安全性及使用性能的提升。

# 检测项目 #

UL9540A / 电池热失控产气测试：产气量、产气速率、产气压力、气体成分分析、气体爆炸性分析等。

GB/T 36276-2018 / 电池绝热温升测试：电池热稳定性的评估。

电池热安全评价：电池自放热起始温度、热失控起始温度、热失控最高温度、泄压温度、最大温升速率和最大压升速率等。

电池热管理研究：不同温度下电池充放电产热量、产热功率、变温比热容。

# 联用方案 #

(1)气氛控制单元

使用真空泵或者惰性气体气瓶（如氮气或氩气）对电池热失控过程进行气氛控制，以减少电池产气中空气成分的影响；另外可以对热失控单元进行排空、泄压、气体置换、热失控淬火等辅助操作。

(2)热失控发生单元

使用密闭式ARC如BAC-1000A或使用泄压式ARC如BAC-800A配合产气罐对电池进行热失控产气实验；此外可以使用BAC-420A, 进行电池的充放电实验或绝热温升实验，并进行内部气体采集和分析。

(3)电池产气预处理单元

对电池失控产气进行初步采集，并进行预处理后，进行产气分析的定量采集；对产气的预处理包括流量控制、多级过滤、温度控制等。

(4)气体成分分析单元

可通过GC、MS、FTIR、GC-MS等气体分析仪器对产气成分进行分析；根据谱图对产气成分进行解读。

# 应用案例 #

HWS模式大容量高镍锂电池绝热热失控测试

本案例使用大型电池绝热量热仪 BAC-420A对大容量高镍锂电池进行绝热热失控测试。如图所示，在仪器上盖被顶起泄压的情况下，电池表面热失控最高温度T_max仍然能够达到约1100℃,最大温升速率超过10000℃/min，明显高于磷酸铁锂和中低镍NCM电池的数据。观察电池残骸可以发现，160Ah的电池热失控爆炸后保证了基本结构的完整性。190Ah的电池安全阀周围已被完全崩裂，同时电池的质量损失率达到80%。