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  • 适配固态电池研发:高精度电池隔爆试验箱解决方案

    固态电池研发之路布满荆棘,其中隔爆性能测试的难题,如同横亘在产业化进程前的 “拦路虎”,严重制约着技术的成熟与应用落地。传统测试设备在面对固态电池复杂特性时力不从心,难以提供精准数据,导致研发进程受阻

    广东皓天检测仪器有限公司 更新于:2025-06-06
    应用行业: 仪器仪表

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【概述】
随着新能源汽车与储能行业对电池性能要求的不断攀升,固态电池凭借无液态电解液、不易漏液起火、能量密度可突破传统锂电池极限等特性,成为电池技术发展的前沿领域。但固态电池在研发阶段面临诸多挑战,其中隔爆性能测试关乎电池在工况下的安全性。由于固态电池内部材料体系与结构和传统锂电池存在显著差异,其在过充、短路等情况下的压力、温度变化特性,传统电池隔爆试验箱难以模拟其真实工况,导致测试结果存在偏差,阻碍研发进程。
【实验 / 设备条件】
环境条件

高精度电池隔爆试验箱对实验环境要求较高,需在温度 20℃ - 25℃、相对湿度 30% - 50% 的洁净室内使用,以减少环境温湿度波动与灰尘杂质对测试结果的影响。同时,试验箱应远离强电磁干扰源和大型震动设备,保证设备运行稳定及传感器测量度。

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设备性能参数
  1. 压力系统:采用超高精度压力传感器,压力测量范围 0 - 20MPa,精度达 ±0.005MPa,可快速响应固态电池内部微小压力变化。搭配高精度压力加载装置,压力上升速率可在 0.01MPa/s - 1MPa/s 之间精确调节,能模拟固态电池在不同故障场景下的压力突变过程。

  1. 温度系统:温度控制范围 - 40℃ - 150℃,控制精度 ±0.2℃。运用液氮制冷与石墨烯加热膜复合控温技术,实现快速升温和降温,且箱内温度均匀性误差≤±0.3℃,可模拟固态电池在极寒到高温环境下的隔爆性能。

  1. 气体监测系统:内置高灵敏度气体传感器阵列,可实时监测氧气、氢气、一氧化碳等多种气体浓度变化,检测精度达 ppm 级别。通过对电池内部产气成分与浓度的分析,辅助判断电池内部反应状态,为隔爆性能评估提供更多维度数据。

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【样品提取】
固态电池样品提取需遵循严格规范,避免对电池造成损伤影响测试结果。研发人员在无尘手套箱内操作,使用防静电镊子与专用夹具,小心将待测试固态电池从存放架取出。对于不同规格、不同研发阶段的固态电池,按照实验计划分类提取。提取后,立即使用高精度电子天平对样品进行称重记录,并通过非接触式红外测温仪测量样品表面初始温度,将相关数据详细录入样品信息管理系统,确保样品信息可追溯。同时,对样品外观进行仔细检查,若发现有破损、变形等异常情况,及时更换样品。
【实验 / 操作方法】
  1. 设备预热与校准:在测试前 2 小时开启高精度电池隔爆试验箱,让设备进入稳定运行状态。使用标准压力源、温度校准仪对压力传感器、温度传感器进行校准,确保测量数据准确可靠。同时,对气体监测系统进行零点校准和量程校准,保证气体浓度测量精度。

  1. 样品安装:打开试验箱密封舱门,将固态电池样品平稳放置在舱内样品台上,使用专用夹具将样品牢固固定,确保样品与压力传感器、温度传感器等监测装置紧密接触,以获取准确的测试数据。关闭舱门,启动密封程序,通过氦质谱检漏仪检测舱体密封性能,确保试验箱达到高真空密封标准。

  1. 参数设置:根据固态电池研发测试需求,在设备操作界面设置详细测试参数。包括目标压力值(模拟电池内部可能达到的压力)、压力上升速率曲线(模拟不同故障场景下压力变化过程)、温度变化程序(模拟电池在不同环境温度下的工况)、气体监测触发阈值等。同时,设置数据采集频率与存储方式,确保完整记录测试过程数据。

  1. 开始测试:点击 “启动” 按钮,试验箱按照预设程序自动运行。压力加载系统逐步增加箱内压力,温度控制系统调节箱内温度,气体监测系统实时监测箱内气体成分与浓度变化。测试过程中,操作人员可通过设备操作界面实时查看压力 - 时间曲线、温度 - 时间曲线、气体浓度 - 时间曲线等数据,密切关注测试进程。若出现异常情况,如压力突变超过安全阈值、温度失控等,设备将自动触发紧急停机程序,保障设备与人员安全。

  1. 结果分析与判定:测试结束后,设备自动生成详细测试报告,包含压力、温度、气体浓度等参数的全程变化数据及曲线。研发人员通过数据分析软件对测试数据进行深入分析,对比固态电池在不同测试条件下的隔爆性能表现。


【实验结果 / 结论】
通过对多款不同类型固态电池样品的测试,高精度电池隔爆试验箱解决方案展现出性能。在重复性测试中,压力测量误差始终控制在 ±0.005MPa 以内,温度控制误差保持在 ±0.2℃以内,气体浓度监测误差小于 ±2%,测试数据可靠,为固态电池隔爆性能评估提供了坚实的数据基础。
利用该解决方案,研发团队成功发现某款固态电池在高温高压环境下存在密封结构失效隐患,并针对性地优化了电池封装工艺。改进后的固态电池在相同测试条件下,隔爆性能显著提升。这表明高精度电池隔爆试验箱解决方案能够有效满足固态电池研发过程中的高精度测试需求,加速固态电池产品的优化迭代,对推动固态电池技术成熟与产业化应用具有重要意义。



标签:压力传感器气体监测系统能控制算法

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