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發(fā)布時(shí)間:2024-02-28 11:48:12

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如何保障電池安全?絕熱量熱技術(shù)助力熱安全測(cè)試

【概要描述】絕熱加速量熱儀(ARC)是一種用于評(píng)估物質(zhì)熱分解特性及危險(xiǎn)性的典型熱分析儀器。ARC通過(guò)對(duì)絕熱條件下物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間-溫度-壓力等數(shù)據(jù)的測(cè)試,評(píng)估其初始反應(yīng)溫度、熱失控溫度、破壞效應(yīng)及反應(yīng)歷程等,為研究物質(zhì)的熱分解、失控反應(yīng)機(jī)理提供數(shù)據(jù),為工藝安全生產(chǎn)、產(chǎn)品安全評(píng)估等提供支持。

如何保障電池安全?絕熱量熱技術(shù)助力熱安全測(cè)試

【概要描述】絕熱加速量熱儀(ARC)是一種用于評(píng)估物質(zhì)熱分解特性及危險(xiǎn)性的典型熱分析儀器。ARC通過(guò)對(duì)絕熱條件下物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間-溫度-壓力等數(shù)據(jù)的測(cè)試,評(píng)估其初始反應(yīng)溫度、熱失控溫度、破壞效應(yīng)及反應(yīng)歷程等,為研究物質(zhì)的熱分解、失控反應(yīng)機(jī)理提供數(shù)據(jù),為工藝安全生產(chǎn)、產(chǎn)品安全評(píng)估等提供支持。

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絕熱加速量熱儀(ARC)是一種用于評(píng)估物質(zhì)熱分解特性及危險(xiǎn)性的典型熱分析儀器。ARC通過(guò)對(duì)絕熱條件下物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間-溫度-壓力等數(shù)據(jù)的測(cè)試,評(píng)估其初始反應(yīng)溫度、熱失控溫度、破壞效應(yīng)及反應(yīng)歷程等,為研究物質(zhì)的熱分解、失控反應(yīng)機(jī)理提供數(shù)據(jù),為工藝安全生產(chǎn)、產(chǎn)品安全評(píng)估等提供支持。


1990年,Moli能源公司的科研學(xué)者率先將ARC應(yīng)用于研究鋰離子電池電極材料在電解液中的熱穩(wěn)定性,隨后ARC所具有的優(yōu)點(diǎn)使其逐漸成為世界上鋰離子電池生產(chǎn)廠家和研究者進(jìn)行安全性測(cè)試和熱穩(wěn)定性研究的主要儀器。使用ARC既可以對(duì)鋰離子電池整體進(jìn)行熱測(cè)試,來(lái)評(píng)估電池在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和使用等場(chǎng)景下的安全性能,也可以測(cè)試鋰離子電池內(nèi)部各組分的熱分解過(guò)程,并通過(guò)材料的反應(yīng)機(jī)理研究電池發(fā)生熱失控的根本原因。


ARC可以給鋰離子電池及相關(guān)材料的安全性測(cè)試提供一個(gè)良好的絕熱環(huán)境,精確得描述其熱分解及熱失控等反應(yīng)歷程。相比于差示掃描量熱法(DSC)、差熱分析法(DTA)及熱重分析法(TG)等傳統(tǒng)熱分析測(cè)試方法,ARC在鋰離子電池測(cè)試領(lǐng)域具有以下優(yōu)勢(shì):


①檢測(cè)靈敏度高(0.005℃/min~0.02℃/min);


②測(cè)樣靈活,不同規(guī)格大小的ARC可以兼容電池材料以及各種規(guī)格大小的電池、電芯及模組的測(cè)試;


③能同步獲得溫度、壓力隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)曲線,并可通過(guò)數(shù)據(jù)分析,得到初始分解溫度、放熱速率、反應(yīng)熱、活化能和壓升速率等多組熱特性參數(shù),精準(zhǔn)得描述試樣熱反應(yīng)歷程;


④功能拓展,可搭配多功能測(cè)試模塊,實(shí)現(xiàn)電池的電濫用測(cè)試、機(jī)械濫用測(cè)試、產(chǎn)氣檢測(cè)分析、充放電產(chǎn)熱測(cè)試及比熱容測(cè)試等。


工作原理


絕熱量熱技術(shù)和絕熱量熱儀最初是由美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E-1981進(jìn)行定義的,其原理模型如圖1所示。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),在絕熱量熱實(shí)驗(yàn)中,試樣處于一個(gè)可以進(jìn)行環(huán)抱式加熱的爐體中央,爐體通過(guò)自然對(duì)流和熱傳導(dǎo)等方式對(duì)樣品周?chē)沫h(huán)境溫度進(jìn)行控制,試樣溫度與所處環(huán)境溫度始終相同,試樣處于動(dòng)態(tài)熱封閉狀態(tài),熱量無(wú)法傳入與傳出,樣品溫度完全由其自身的吸放熱過(guò)程決定。


為了能夠使試樣在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在相對(duì)絕熱的環(huán)境中檢測(cè)出其初始反應(yīng)溫度,使用“HWS”的升溫程序,即“加熱-等待-搜尋”的臺(tái)階升溫模式,如圖2所示。“HWS”模式可以保證每個(gè)臺(tái)階的最后階段均給樣品提供較好的絕熱環(huán)境,因此當(dāng)“搜尋”出的試樣溫升速率超過(guò)一定閾值后,實(shí)驗(yàn)就會(huì)進(jìn)入絕熱追蹤階段,該階段內(nèi)爐體溫度會(huì)隨樣品溫度的變化而即時(shí)調(diào)整,確保試樣始終處于動(dòng)態(tài)熱封閉狀態(tài)。

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公司目前擁有鋰電池?zé)岚踩珳y(cè)評(píng)中心和化工工藝風(fēng)險(xiǎn)測(cè)評(píng)中心,并與英國(guó)THT公司,美國(guó)FAUSKE公司建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。

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