单体电池挤压检测
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发布时间:2025-07-05 20:15:47 更新时间:2025-07-04 20:15:47
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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随着锂离子电池在新能源汽车、储能系统及消费电子领域的广泛应用,其安全性问题日益受到关注。单体电池挤压检测作为电池安全测试的核心项目之一,旨在模拟电池在极端物理受力条件下的安全表现。当电池遭受外部挤压(如车辆碰撞或设备内部结构变形)时,内部隔膜可能破损导致正负极短路,引发热失控甚至起火爆炸。该检测通过标准化实验,系统评估电池在机械应力下的结构完整性、内部短路防护能力及热稳定性,为电池设计改进、安全标准制定和终端产品认证提供关键数据支撑,是预防重大安全事故不可或缺的技术屏障。
挤压检测涵盖多维度的安全评估指标:首先是机械形变特性,记录电池壳体破裂临界压力及变形模式;其次是电气安全响应,监测挤压过程中电压骤降、内阻突变及短路电流;最关键的是热行为监控,包括表面温度变化速率、最高温升值及是否发生喷阀、起火或爆炸;最后需结合挤压后状态分析,如静置24小时后检查电解液泄漏、质量损失等。部分高阶测试还会同步采集内部结构CT扫描数据,以关联外部施力与内部微观失效的对应关系。
专业挤压测试系统由三大模块构成:
1. 动力加载单元:采用伺服液压系统或电动推杆,提供10-300kN可编程压力,精度达±0.5%FS,支持恒速/恒压/斜坡多种加载模式。
2. 多参量采集模块:集成热电偶阵列(温度范围-20~1000℃)、高采样率电压/电流传感器(0.1mV分辨率)及高清红外热成像仪,实时同步数据刷新率≥100Hz。
3. 防护与废气处理装置:防爆测试舱体配备耐压视窗,内置火花捕捉器和负压抽排系统,确保有毒气体与燃烧产物无害化处理。
依据标准测试流程分为四个阶段:
预处理阶段:电池在25±5℃环境下以0.5C倍率充至100%SOC,静置1小时确保状态稳定。
挤压执行阶段:将电池固定于平板夹具间,通过直径32mm圆柱压头垂直施压。以5mm/min速度挤压至:a) 达到标准规定形变量(通常为初始厚度的30%);b) 压力突降至峰值80%;或c) 检测到电压下降≥100mV。
持续监控阶段:维持最大挤压力1分钟,全程记录温度、电压曲线,红外相机捕捉热扩散图像。
终止判定阶段:
当出现以下任一情况立即终止测试:温度1秒内骤升≥10℃;产生可见火焰;壳体破裂导致质量损失>1%;电压降至0.1V以下。
全球主流标准体系对挤压测试有明确规定:
GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》要求挤压速度≤10mm/min,挤压力达100kN或变形量达30%时停止,测试后电池应不起火不爆炸。
UN 38.3 第38.3.5条款规定使用液压装置施加13±1kN挤压力,保持10MPa压强持续10分钟,通过标准为无解体无起火。
IEC 62660-3:2022新增多轴向挤压测试,要求15分钟内完成X/Y/Z三向顺序挤压,每向变形量15%,重点关注内部短路滞后反应。
SAE J2464:2009采用渐进式挤压,直至电压下降50%或发生热失控,同时要求采集挤压力-位移曲线用于失效分析。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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