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电池安全检测

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  • 动力电池安全性能检测实验室场地建设规划条件
    p   近年来,随着新能源政策的利好和社会资本的涌入,新能源行业特别是动力电池制造企业如雨后春笋般不断生长。怎么建设和规划好一个全新的新能源锂电池检测实验室是许多新能源制造关联企业的痛点。新能源锂电池实验室不同于其他家用电器、灯具照明或汽车电子产品实验,由于锂电池在试验过程存在的不确定性和危险性,锂电池可能会产生有毒有害废气、冒烟、明火、甚至出现爆炸、溶液飞溅等情况,这些问题可能导致环境空气污染、设备损坏、实验人员受伤,甚至对人身财产造成巨大损失。因此,无论锂电池试验室规模大小,都有必要在新能源电池实验室的场地建设,设备购置,以及日常的运营成本给予充分的重视和了解。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b5a6c188-4150-44ec-aebe-786d32141b2b.jpg" / /p p strong span style=" color: rgb(31, 73, 125) "   span style=" color: rgb(84, 141, 212) "   span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 一、(规划)锂电池实验室设计依据及设备部署: /span /span /span /strong /p p    strong 1、依据标准规范: /strong /p p   满足GB/T 32146.2-2015《检验检测实验室设计与建设技术要求 第2部分:电气实验室》标准规范要求设计。 /p p   实验室主要用于锂电池强制性安全检查试验,提供稳定可靠的环境条件。为了评估电池在存储、运输、误用和滥用等情况下,是否会引发过热、明火、爆炸、有害气体溢出、人员安全等情况,由此应运而生的电池安全检测标准有:国际标准(IEC 62660、IEC62133)、欧盟标准(EN62133、EN60086)、中国标准(GB31241-2014)、美国标准(SAE UL)、日本标准(JIS),针对新能源锂电池应用较为广泛的标准是UN 38.3、GB/T31467.3-2015、GB/T 31485-2015、SAND 2005-3123、UL1642、UL2054、UL2580、JIS C 8711、JIS C8714、JIS C 87115、ISO 16750、ISO 12405、SAE J2464。电池标准针对的检测项目,大体可分为电性能适应性、机械适应性和环境适应性测试三大类的检测。 /p p   1)电性能适应性:包括电池工况容量、各种倍率的充放电性能、过充性能、过放性能、短路性能、绝缘性能、自放电特性、电性能寿命等。其中过充、过放、短路的实验过程风险较大,可能会存在明火爆炸等剧烈现场。 /p p   2)机械适应性:加速度冲击、机械振动、模拟碰撞冲击、重物冲击、自由跌落、电池包翻转、洗涤试验、挤压和钢针穿刺等。其中钢针针刺和挤压的实验过程风险较大,可能会存在明火爆炸等剧烈现场。 /p p   3)环境适应性:热滥用(热冲击)、温湿度循环、高低温循环、冷热冲击、温度骤变、真空负压测试、盐雾试验、浸水试验、海水浸泡和明火焚烧等。其中明火焚烧实验过程风险较大,可能会存在爆炸的情况。 /p p    strong 2、(规划)锂电池实验室设备布局: /strong /p p   在实验室建设初期规划实验室,既可以降低实验操作风险,同时也能系统的形成检测能力,通常具有完整测试能力的电池检测实验室,可规划成如下功能分区: /p p   1)电性能检测区,此区域主要涉及的仪器是充放电机柜、内阻测试仪、绝缘强度测试仪、绝缘电阻测试仪、数据采集设备等,由于电池的实测容量与测试温度有关,因此应对此区域的温度、湿度进行控制。 /p p   2)机械性能测试区,此区域主要涉及的仪器包括充放电机柜、振动试验台、冲击碰撞试验台、翻转试验台、三综合实验台,由于设备质量重、体积大、噪音大,且部分检测设备需要下挖,因此此区域多放置在一楼,做好隔音和隔震措施。 /p p   3)环境测试区,此区域主要完成温度、湿度、老化、热分析等实验,涉及的仪器包括充放电机柜、高低温箱、负压箱、温湿度实验箱、热分析仪、数据采集设备等,此区域需要24h连续长时间工作,因此容易出现麻痹大意导致安全事故。 /p p   4)辅助功能区,可根据实际需要进行配置,包括样品室(放置测试前后的电池样品)、库房(放置闲置线缆、工具等)、办公室、会议室、休息区等。样品室存放电池样品,需要频繁检查电池状态。 /p p   5)电池安全测试区,此区域开展的测试均带有危险性,包括样品不成熟导致的风险以及测试本身的风险,包括的测试项目:跌落、针刺、挤压、燃烧、过充、过放、短路、浸水、海水浸泡、高温充放电等项目,涉及的设备包括充放电机柜、跌落试验台、针刺试验机、挤压试验机、燃烧试验机、短路试验机、浸泡设备、高温箱等。由于此区域着火爆炸概率较高,因此需要建设行之有效的尾气排放和处理措施,以避免对环境的影响。 /p p    strong 注意:GB/T 31467.3-2015(电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分安全性要求与测试方法)以及GB/T 31485-2015(电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法)标准部分试验项目适用。 /strong /p p    span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 二、(规划)锂电池实验室测试程序: /strong /span /p p    strong 1. 电池材料检测 /strong /p p   电池材料的测试主要为材料的组成、结构、性能测试,所有测试过程都不涉及任何化学处理步骤,均属于仪器分析,测试的全过程不产生对环境有害的物质。最终产生的废弃样品及未测试的多余样品均交还送检单位。 /p p style=" text-align: center " img title=" 2.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/f6c52bd6-dbf2-4a1a-887f-274ec60e8e5f.jpg" / /p p   工艺流程简述:称取电池材料—电池材料制样—上机分析—结果输出。 /p p    strong 2、电池单体常规测试、电性能、安全性能和失效性能、可靠性检测 /strong /p p   电池单体常规测试包括外观、极性、尺寸和质量,涉及到目检、电压表检测、量具和衡器检测手段,四种测试项目都不涉及任何化学处理步骤,均不产生任何环境有害物质。电池单体电性能测试包括放电容量、倍率、循环寿命,涉及到的设备有电池充放电性能测试仪和电池模块充放电性能测试仪,以上两种设备基于电化学原理进行检测,都不涉及任何化学处理步骤,测试过程中不产生任何环境有害物质。 /p p   电池单体安全性能测试包括过充、过放、短路、跌落、高低温、针刺、挤压多项,涉及到针刺机、挤压机、跌落台、高低温箱和过充过放专用设备,所有的测试项目都在专用测试设备内执行,同时操作人员按照国标要求配备有严格的防护措施,测试过程都不涉及任何化学处理步骤。测试结束后产生的失效电池交由送检单位回收处理,对环境不产生影响。电池单体可靠性测试主要包括循环寿命、不同倍率放电特性、不同温度放电特性、充电特性、自放电特性、不同温度自放电特性、存贮特性、过放电特性、不同温度内阻特性、高温测试、温度循环测试、跌落测试、振动测试、容量分布测试等,以上测试涉及到的设备主要为电性能测试仪和部分安全性测试设备,电化学性能测试设备基于电化学原理对电池进行电性能检测,测试过程都不涉及任何化学处理步骤, 不产生化学反应,不产生对环境有害的物质。 /p p   电池单体失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展,检测过程都不涉及任何化学处理步骤,不产生化学反应。对环境不造成污染。 /p p   工艺流程简述:电池单体试样遴选—电池试样连接检测设备—设备自动检测—数据输出。 /p p style=" text-align: center " img title=" 3.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/cc2f2757-c359-499b-b8d0-caf36db2fe17.jpg" / /p p    strong 3. 电池模块常规测试、电性能、安全性能和失效性能、可靠性检测 /strong /p p   电池模块常规测试包括外观、极性、尺寸和质量,涉及到目检、电压表检测、量具和衡器检测手段,四种测试项目都不涉及任何化学处理步骤,均不产生任何环境有害物质。电池模块电性能测试包括放电容量、倍率、循环寿命,涉及到的设备有电池充放电性能测试仪和电池模块充放电性能测试仪,以上两种设备基于电化学原理进行检测,都不涉及任何化学处理步骤,测试过程中不产生任何环境有害物质。 /p p   电池模块安全性能测试包括过充、过放、短路、跌落、高低温、针刺、挤压多项,涉及到针刺机、挤压机、跌落台、高低温箱和过充过放专用设备,所有的测试项目都在专用测试设备内执行,同时操作人员按照国标要求配备有严格的防护措施,测试过程都不涉及任何化学处理步骤。测试结束后产生的失效电池模块交由送检单位回收处理,对环境不产生影响。电池模块可靠性测试主要包括循环寿命、不同倍率放电特性、不同温度放电特性、充电特性、自放电特性、不同温度自放电特性、存贮特性、过放电特性、不同温度内阻特性、高温测试、温度循环测试、跌落测试 、振动测试、容量分布测试等,以上测试涉及到的设备主要为电性能测试仪和部分安全性测试设备,电化学性能测试设备基于电化学原理对电池进行电性能检测,测试过程都不涉及任何化学处理步骤, 不产生化学反应,不产生对环境有害的物质。 /p p   电池模块失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展,检测过程都不涉及任何化学处理步骤,不产生化学反应。对环境不造成污染。 /p p   工艺流程简述:电池模块试样遴选—电池模块试样连接检测设备—设备自动检测—数据输出。 /p p img title=" 4.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b7a7a4dd-b45a-46cf-bc6f-1964c0ab31ef.jpg" / /p p    strong 4. 电池系统常规性能、电性能、安全性能和失效性能检测、可靠性检测 /strong /p p   电池系统常规测试包括外观、极性、尺寸和质量,涉及到目检、电压表检测、量具和衡器检测手段,四种测试项目都不涉及任何化学处理步骤,均不产生任何环境有害物质。电池系统电性能测试包括放电容量、倍率、循环寿命,涉及到的设备有电池充放电性能测试仪和电池模块充放电性能测试仪,以上两种设备基于电化学原理进行检测,都不涉及任何化学处理步骤,测试过程中不产生任何环境有害物质。 /p p   电池系统安全性能测试包括过充、过放、短路、跌落、高低温、针刺、挤压多项,涉及到针刺机、挤压机、跌落台、高低温箱和过充过放专用设备,所有的测试项目都在专用测试设备内执行,同时操作人员按照国标要求配备有严格的防护措施,测试过程都不涉及任何化学处理步骤。测试结束后产生的失效电池系统交由送检单位回收处理,对环境不产生影响。电池系统可靠性测试主要包括循环寿命、不同倍率放电特性、不同温度放电特性、充电特性、自放电特性、不同温度自放电特性、存贮特性、过放电特性、不同温度内阻特性、高温测试、温度循环测试、跌落测试、振动测试、容量分布测试等,以上测试涉及到的设备主要为电性能测试仪和部分安全性测试设备,电化学性能测试设备基于电化学原理对电池进行电性能检测,测试过程都不涉及任何化学处理步骤, 不产生化学反应,不产生对环境有害的物质。 /p p   电池系统失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展,检测过程都不涉及任何化学处理步骤,不产生化学反应。对环境不造成污染。 /p p   工艺流程简述:电池系统试样遴选—电池系统试样连接检测设备—设备自动检测—数据输出。 /p p style=" text-align: center " img title=" 5.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b6ae167e-9e9b-439b-8098-99f7fc7e2f3f.jpg" / /p p    strong 5、(温馨提示) 由于新能源锂电池能量高度集中,且密集安装,因此即便是正常的试验测试(如各种充放电性能、高空模拟),也可能因误操作导致危险,下面列举新能源锂电池存在的潜在风险: /strong /p p   1)着火、燃烧、爆炸 /p p   磷酸铁锂电池在电解液中添加过充添加剂非水有机体系的电解液具有低燃点的易燃性质,它在温度升高的密闭电池体系内极易和充放电过程中非常活跃的电极材料发生一连串催化放热反应,从而引起热失控。同时电解液和电极材料之间的副反应伴有气体产生,当电池内压力达到设定的阀值,泄爆阀开启,并伴随气体泄放。如果电池内部集聚温度过高,与空气种的氧气的接触的情况下引起有机电解液的燃烧,最终导致电池的爆炸。 /p p   电池检测中的各种滥用实验的实质,是通过各种手段使电池发生外部短路或内部短路,引起正负材料和电解液的直接反应,电池温度急剧升高。电池的散热性和压力的释放能量决定了电池着火、燃烧或爆炸。对实验现场的着火、燃烧、爆炸的防护,重点是保证试验现场压力要有足够的释放空间,防止燃烧扩展和压力的突然释放,可采取加固防爆壳体、快速压力泄放、通过多传感器融合技术进行预警检测,以实现不爆炸货弱能量的反应。 /p p   2)有毒气体的排放 /p p   由于电解液含有有机溶剂,在安全检测过程中,电解液的高温气化导致有毒气体的排放,通常有毒气体是通过电池泄爆阀打开后溢出,其气味刺激。当被测样品是大功率的新能源电池时,有毒气体的含量较多,且成分更为复杂,其排放问题更要注意,UL 2580规定了有毒气体释放量的检测要求。有毒气体的排放的防护重点,是加装有害气体检测传感器监测有害气体含量,加装抽风装置或无害化处理装置将有毒气体抽离实验室,避免操作人员与有害气体的接触。 /p p   3)漏液的污染性 /p p   电池在检测过程中容易出现漏液,漏液会腐蚀设备和测试台的外表面。应加倍关注富液设计电池的这种危害。因此无论是在有意破坏的漏液,或是实验过程意外泄露,都应该关注人员防护、设备防护和测试环境防护。其防护重点是通过严格操作流程管理和规范,将漏液的腐蚀侵害降至最低。 /p p    span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 三、(规划)锂电池实验室——通风系统特点: /strong /span /p p   1、因锂电池在做破坏性测试时可能会产生大量的烟雾或者燃烧废气,需要考虑到通风环保设施要求 系统所作用的通风设备较复杂,流量较大。通风设备在工作期间可根据实际须要控制使用数量,风机负载随通风设备增减而变化。 /p p   2、系统控制采用各实验室布点控制,即利用同系统的各通风设备的电动调风阀或在附近设置信号开关,利用电动调风阀或信号开关输送信号远距离控制风机启停。采用电动调风阀对通风设备进行流量调节。 /p p   3、采用在风机入口处加装消声器的方式对通风系统进行噪声处理,对于电机功率小于4KW,A式传动的风机采用橡胶减振,对于电机功率大于4KW,C式传动的风机采用阻尼弹簧减振器减振。 /p p   4、因应节能要求及实际需要,对全面排风系统P1及局部排风系统P3、P4、P5、P6系统功率≥4KW的通风系统采用变风量变频控制系统控制。节约电能同时也可大大延长风机使用寿命。 /p p   5、因应现代环保要求,根据废气类别对P4、P5、P6系统的排气采用酸雾净化塔、活性炭干附等进行环保治理。 /p p   6、实验室的通风换气次数取每小时10~20次。 /p p   7、支管内风速取6~12m/s,干管内风速取8~14 m/s。 /p p   8、通风设备设计风量:单台1800*800*2350mm排毒柜设计排风量:1400~2100CMH 单台1500*800*2350mm排毒柜设计排风量:1100~1700CMH 单台500*500mm原子吸收罩设计排风量:800~1300CMH 单台万向排烟罩设计排风量 180~300CMH。 /p p    strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 四、(规划)锂电池实验室——内部装饰 /span /strong /p p    strong 1、天花 /strong /p p   (1)实验室、办公室天花采用轻钢龙骨吊600*600mm的铝合金扣板天花。 /p p   (2)结合通风和机电要求,实验室天花选用铝合金扣板天花可以大幅度降低通风和机电施工难度和强度,也利于日后的正常维护和检修。 /p p   (3)实验室天花采用铝合金扣板天花美观,大方,无污染,还可以搭配其他一体化装修完成整个装修工程。 /p p   (4)实验室天花采用铝合金扣板天花可以有效的防霉、防潮。 /p p   (5)洁净室采用彩钢板天花板。 /p p    strong 2、地面 /strong /p p   (1)实验室地面按照甲方要求保留原有抛光砖地面600*600mm。 /p p   (2)抛光砖技术成熟,整洁,美观,灰缝小,易于清洁。 /p p   (3)在装修过程中,抛光砖的铺设最适合于办公场所。 /p p   (4)抛光砖可承受多人办公场所的磨损,维护后不变色不需打蜡抛光等繁复操作。 /p p   (5)洗涤室利用原有地面,节约成本。 /p p   (6)优质防滑地砖可以有效杜绝液积留在地板上对实验室工作人员造成的不便。 /p p    strong 3、墙体 /strong /p p   (1)新砌墙身采用轻质砖砌180mm厚砖墙,双面批荡面贴500*500抛光砖。 /p p   (2)采用其他墙体全部贴500*500抛光砖 /p p   (3 走廊用12mm厚钢化玻璃做玻璃隔墙,踢脚线材质选用抛光砖。 /p p   (4)采用玻璃间隔的设计使得开放式实验成为一种可能。 /p p   (5)采用玻璃间隔的设计令人视野开阔,整体实验室洁净、明亮。 /p p    strong 4、门窗 /strong /p p   (1)实验室统一采用12mm厚钢化玻璃地弹簧门,增加实验室通透性。按照规划设计要求,分为900*2100mm、1200*2100mm、1500*2100 mm三种规格,根据具体情况,洁净室的门为800*2100 mm。 /p p   (2)实验室主通道入口用1500*2100mm钢化玻璃双开门,外加电脑磁卡感应门锁(配10张卡)。 /p p    span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 四、(建议)锂电池实验室注意事项: /strong /span /p p   实验室设计之初就应该全面性的考虑到被测试锂电池出现爆炸、燃烧、漏液等问题。 /p p    strong 1.爆炸前预警: /strong 由于电池起火爆炸前会有很大的变化,可以传感器充分检测指标达到爆炸前预警的目的。这些变化包括——温度升高、电流突然增大、泄爆阀打开、有害气体溢出等,其中温度和电流是预警的重要指标,对相同规格的电池具有相似的指标,通过概率分布可形成较好的爆炸预测。 /p p    strong 2.爆炸过程控制: /strong 电池连锁爆炸是爆炸过程控制的重点,通过切断电流回路、降低爆炸现场温度、阻断燃烧路径、撤离着火源头等方式,其中以切断电流回路和干冰灭火方式最为有效。既能起到控制火情,同时也保留了测试样品。 /p p    strong 3.污染物可回收: /strong 污染物包括固态污染物和气体污染,通过电池回收罐收集固态污染物回收时,要避免二次危险。有害气体的回收成本非常高昂,可根据实际情况酌情处理。 /p p    strong 4.试验室防爆系统: /strong 房间内安装2个传感探头。测试单元放置在室外可随时的监测试验室内的气体是否超标。报警系统分2级控制当第1级报警时启动声音报警,此时不切断电路。当浓度继续升高时达到2级报警时报警器自动打开风阀启动抽排风系统并切断实验室电源。防爆室内部采用1.2mm厚的钢板焊接而成,墙体可采用铝塑板或其他材料支撑,整改防爆室具有耐火、防止爆炸物飞出等功能。防爆门采用往里面推开的开门方式,必须具有防止冲击波导致开门的问题,门上配置有防爆玻璃观察窗,并且窗上焊接有铁柱防止玻璃破裂。防爆室上空设置有铁制的通风管道,其作用有二 1、当有燃烧、烟雾时,开启风机抽风,2、主要用于泄放爆炸时的压力。因此通风管道需要做宽,建议尺寸不小于500mm× 600mm× 870000mm。 /p p    strong 5.每个防爆室配置有防爆灯,视频监控探头。 /strong 视频监控探头对准被测物位置。每个防爆室的底部设置有设备的连线门洞:100mm× 200mm 在高1000mm处也设置有直径500mm的连线门洞,门洞的里面一侧设置有钢铁挡板。防爆室作为样品储存室使用,并配置有小一匹分体式空调作为恒温,外墙配置有直径120mm的排气扇。里面配置有消防烟感探头。 /p p    strong 6.充放电区: /strong 设置有试验台,台面分有仪器操作位置和样品区,样品区四周及底面采用1.2mm不锈钢板焊接 前面设置有开门 上方开孔,用于泄放用。也可以在上方加装排气管道。样品区的侧面开有直径50mm的孔用于连接线。样品区可放置定做的防爆箱。 /p p    strong 7.消防要求: /strong 在人员操作区和样品区设置有消防烟感探头。 /p p    strong 8.视频监控要求: /strong 共用七个视频监控探头,五个用于防爆室,两个用于冲放电区,在防爆室外配置有视频监控显示器,可在测试过程中查看到里面情况,并具有连接内网功能,可便于在办公室查看具体情况。空调恒温功能:在人员操作区采用原来配置有的5匹空调,另外在A防爆室加装小一匹空调用于储存室。 /p p    strong 9.实验室噪音: /strong 实验室噪声源主要为测试设备、风机等设备运行时产生的噪声,其噪声值约为 50~75dB(A)之间。 /p p    strong 10.电气控制柜及电气连线,有永久性的标志,并与图纸相符,同时符合国家有关的标准。 /strong 设备供电采用三相五线制供电。可靠地保护人身安全。测试系统应增加电源切换开关,能够给各台位提供不同频率的电源(同时包括每台的一路市电供电。试验室有高温保护装置,具有过流、漏电保护、有保险丝。 /p p    strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 五、(规划)锂电池实验室水电要求: /span /strong /p p   1.配备电源:3Φ5W 380V,50/60Hz 总功率约130KVA /p p   2.独立地线:接地电阻≤4Ω /p p   3.给水:配管连接直径Φ20 水压≥0.15MPa,水质洁净无杂质 /p p   4.排水:配管连接直径Φ100。 /p p    span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 六、(设计)锂电池实验室测量系统精度: /strong /span /p p   1.所以控制值的准确度应在以下范围内 /p p   2.电压:± 1.0% /p p   3.电流:± 1.0% /p p   4.温度: ± 2℃ /p p   5.时间:± 1.0% /p p   6.尺寸:± 1.0% /p p   7.容量:± 1.0%。 /p p    strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 七、锂电池防爆实验室典型设计应用: /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " img title=" 6.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/99c27761-dfaf-494b-a3db-5c2355573e90.jpg" / /span /strong /p p style=" text-align: center " (锂电池实验室效果图) /p p style=" text-align: center " img title=" 7.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/cab6d5f4-6ae1-4329-ab4d-24dfb53560e9.jpg" / /p p style=" text-align: center " (测试系统综合交钥匙工程) /p p style=" text-align: center " img title=" 8.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/839110f4-dffb-4911-a168-6afd61901ad6.jpg" / /p p style=" text-align: center " (电池整体实验室正面) /p p style=" text-align: center " img title=" 9.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/d9e4888e-a8a8-465a-9cfc-f8526ff437aa.jpg" / /p p style=" text-align: center " (电池整体实验室背面) /p p    strong 作者:东莞市高升电子精密科技有限公司(DELTA德尔塔仪器) /strong /p
  • 成就卓越品质,保障使用安全 —— 珀金埃尔默锂电池检测解决方案
    随着手机、数码产品、电动汽车的普及,锂电池在人们生活中扮演着越来越重要的角色。随之而来,锂电池的性能和安全问题成为人们关注的焦点。除了某些外部因素如过充、火源、挤压、穿刺、短路等,以及在锂电池电极制造、装配等过程中的质量控制起到很大影响之外,主要影响因素来源于以下几个方面:(1)正极材料:当锂离子电池使用不当时,导致电池内部温度过快升高,造成正极材料中的活性物质分解和电解液的氧化,从而产生大量热量,使得电池过热,引起燃烧甚至爆炸。(2)负极材料:如果以金属锂做负极材料,电池经过多次充放电后容易产生锂枝晶,进而刺破隔膜,导致电池短路、漏液。目前常用嵌锂化合物作为负极材料,有效避免锂枝晶的产生,提高安全性。(3)隔膜与电解液:锂电池的电解液通常为锂盐(如六氟磷酸铝)与有机溶剂(如碳酸酯)的混合溶液,电池温度较高时下易发生热分解。锂电池的生产环节上游为原材料的开采、加工和冶炼环节;中游涵盖了正极材料、负极材料、电解液以及隔膜的生产;下游主要涉及电芯制造和Pack封装。各个环节都需要用到仪器分析以确保品质符合要求。 珀金埃尔默致力于提供专业、可靠的锂电池检测解决方案,助力锂电安全发展。元素分析方案正极、负极、电解液等锂电池关键材料中的元素含量对成品质量有重大影响,是锂电原材料质控的关键项目。Ni、Co、Mn、Li等常量元素的含量决定了正极材料的性能表现;杂质元素含量决定了锂电池安全等性能。1. ICP-MS应用锂电池的关键材料中的杂质元素的浓度,对电池的充放电性能起到至关重要的作用。通常情况下,金属元素杂质的分析可以采用ICP-OES方法,但由于其仪器原理的局限,无法满足部分浓度较低杂质元素的检测。ICP-MS检出限相比ICP-OES更低,能很好地解决这一问题。针对锂电池元素杂质分析,珀金埃尔默NexION系列ICP-MS具备如下优势:(1)采用AMS全基体进样系统,在线通入稀释气,配合大锥孔设计,有效解决高酸及高颗粒样品中易堵塞锥口的问题;(2)采用四极杆离子偏转器(QID)偏转四级杆,离子90度偏转,可以获得优异的基体耐受性、仪器稳定性以及更低的记忆效应;(3)单颗粒(SP)-ICP-MS技术有效检测铜颗粒、含铜颗粒的数量及粒径分布。2. ICP-OES应用除了锂电池关键材料中的杂质元素外,正极材料,尤其是三元材料中主量元素的比例直接决定了锂电池的性能表现。珀金埃尔默Avio系列ICP-OES除了可以检测杂质元素,还能针对主量元素进行准确测定,助力电池质量精准控制。Avio系列ICP-OES检测锂电池样品具有以下优势:(1)实时内标法带来0.1%的测试稳定性,非常适合主量元素测定;(2)专利的双向观测能同时满足测定高浓度与低浓度的需求;(3)电解液类含有机溶剂样品可稀释后直接进样;(4)独有的扣除光谱干扰功能,解决了ICP-OES分析复杂基体样品中的谱线干扰问题;(5)氩气消耗量低,节省成本。材料表征方案在锂离子电池发展的过程当中,需要大量信息来帮助我们对材料和器件进行数据分析,以得知其各方面的性能。1. 红外光谱应用傅里叶红外光谱技术(FT-IR)是锂电池研发过程中的一种重要的材料表征手段。它能提供化学键和官能团的具体信息,以确定氧化降解过程中影响锂电池性能的瞬时锂态和杂质情况。采用红外光谱和红外成像技术,可以表征粘结剂和隔膜材料在充放电过程中的化学键变化及劣化情况。珀金埃尔默红外光谱仪配备了一系列先进的创新设计,旨在为锂电池产品研发提供卓越的光谱分析能力。其中Spectrum 3系列还可以升级为具有衰减全反射(ATR)图像功能的 Spotlight™ 400红外成像系统,极小样本也能实现高分辨检测,并通过红外光谱数据可视化地展示材质成分。2. 热分析应用锂离子充电电池所使用的材料的耐热稳定性(热分解、产生气体等)测试非常重要。例如隔离材料,其结晶结构可左右电池性能。另外,如果在封装过程中使用了环氧类固化材料,则需要对其固化度进行检测。使用由热分析仪器与光谱及质谱等仪器联用组合而成的逸出气体分析系统,为您提供可获取材料正确信息的有效快速的分析方法。珀金埃尔默联用系统的应用优势:(1)DSC 8500采用功率补偿型设计原理,能真实直接测量能量和温度而非温度差;(2)DMA 8000自由旋转的测试头,可旋转180度,从而在任何合适的方位进行装样测试;(3)珀金埃尔默提供从色谱、质谱、光谱和热分析等全面产品支持,可将不同产品联合使用,充分利用各个仪器的优势,产生协同效技,达到单次试验,获得多个结果的目的。失效分析方案气相色谱及气相质谱可进行电解液(包括添加剂)成分分析、溶剂组分含量测定,以及石墨类负极材料有机物含量测试。可通过分析充放电后的电解液确认组成比例的变化及分解成分等,进而有助于判断电池失效的原因。珀金埃尔默Arnel® Model 4017可用于分析电池内部产生的气体,常见产气成分有H2、CO、CO2 等永久性气体以及CH4、C2H4、 C2H6 等烷烃类气体,从而推测电池的内部状态。珀金埃尔默产品在锂电材料检测中的应用概览扫描以下二维码,获取珀金埃尔默锂电池检测解决方案
  • 聚焦动力电池,谈安全/续航瓶颈下的检测技术——ACCSI2020新能源电池检测技术发展论坛邀您参会
    p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em " 第十四届中国科学仪器发展年会(简称ACCSI2020)将于2020年9月16日-9月17日在天津东丽湖恒大酒店召开,大会正在如火如荼地筹备中,目前大会日程及分论坛日程已确定,诚邀“政、产、学、研、用、资、媒”各方代表莅临参会。 /p p style=" text-align: center" a href=" https://www.instrument.com.cn/accsi/2020/" target=" _blank" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 310px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/e40c5c7c-6c72-40ca-956a-a76211db367d.jpg" title=" 微信截图_20200909145752.png" alt=" 微信截图_20200909145752.png" width=" 600" height=" 310" border=" 0" vspace=" 0" / /a /p p style=" text-indent: 2em " 中国新能源汽车从 2015 年开始得以迅猛发展,从2015 年到 2019 年,中国新能源汽车年平均销量为 76 万辆,此带动下,动力电池市场实现稳定增长。 /p p style=" text-indent: 2em " 尽管电池在汽车、出行、电子消费领域的运用已十分广泛,但依旧面临瓶颈:一方面,在市场主流新能源汽车产品中,电池成本约占车价的四分之一甚至三分之一;另一方面,在现有技术路线下,电池尚不能摆脱“长期使用后续航里程大幅衰减”的命运。续航和安全也成为新能源汽车消费者长期关注的焦点。 /p p style=" text-indent: 2em " 新能源汽车仍处于产业发展初期,尚需更多创新,如能量密度、电池寿命,安全性等。而创新与研究则离不开综合的科学仪器检测技术。 /p p style=" text-indent: 2em " 此背景下,ACCSI 2020主办方联合国联汽车动力电池研究院有限责任公司、天目湖先进储能技术研究院有限公司,在ACCSI 2020会议同期设立——新能源电池检测技术发展论坛,邀请动力电池厂、动力电池研究院、高校、汽车国家质检中心、检测机构等业界专家代表,结合车用动力电池瓶颈技术,针对最新检测技术、国家标准、检测市场展望等进行探讨,助力我国新能源动力电池产业创新发展。 a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ACCSI-3/" target=" _blank" textvalue=" 【点击报名】" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 【同步直播免费报名】 /strong strong /strong /span /a /p p style=" text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ACCSI-3/" target=" _blank" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 234px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/9b021f30-7392-4a01-af12-f58bea512464.jpg" title=" 64030020200910.jpg" alt=" 64030020200910.jpg" width=" 500" height=" 234" border=" 0" vspace=" 0" / /a /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 18px color: rgb(255, 0, 0) " strong 直播回放链接: /strong /span a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200927/560802.shtml" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://www.instrument.com.cn/news/20200927/560802.shtml /span /strong /a /p p style=" text-indent: 0em margin-top: 15px margin-bottom: 15px text-align: center " span style=" font-size: 20px " strong 新能源电池检测技术发展论坛 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " strong 一.& nbsp & nbsp 合办单位 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 /p p style=" text-indent: 2em " 天目湖先进储能技术研究院有限公司 /p p style=" text-indent: 2em " strong 二.& nbsp & nbsp 论坛时间 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 9月17日,9:00-12:00 /p p style=" text-indent: 2em " strong 三.& nbsp & nbsp 论坛地点 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 天津东丽湖恒大酒店,一层香港厅 /p p style=" text-indent: 2em " strong 四.& nbsp & nbsp 参会嘉宾及规模 /strong /p p style=" text-indent: 2em " strong 嘉宾 /strong :新能源汽车动力电池企业、电池研究院、国家质检机构、检测机构、高校专家/学者、实验室主任、技术/研发负责人、QC/QA负责人;相关仪器企业及电池产业链企业董事长、总经理、总工、市场总监、研发总监、销售总监等。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 规模 /strong :80人 /p p style=" text-indent: 2em " strong 五.& nbsp & nbsp 论坛日程 /strong /p table border=" 0" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" style=" border-collapse: collapse " tbody tr style=" height:48px" class=" firstRow" td width=" 85" style=" background: rgb(112, 173, 71) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 48" p style=" text-align:center" span style=" font-size: 16px " strong span style=" color: white " 报告时间 /span /strong /span span style=" font-size: 18px " strong span style=" color: white " /span /strong strong span style=" color: white " /span /strong /span /p /td td width=" 192" nowrap=" " style=" background: rgb(112, 173, 71) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 48" p style=" text-align:center" span style=" font-size: 16px " strong span style=" color: white " 报告题目 /span /strong /span /p /td td width=" 255" nowrap=" " style=" background: rgb(112, 173, 71) border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 48" p style=" text-align:center" span style=" font-size: 16px " strong span style=" color: white " 报告嘉宾 /span /strong /span /p /td /tr tr style=" height:19px" td width=" 94" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 9:00-9:30 /span /strong /p /td td width=" 192" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 新能源汽车在役 span / /span 退役动力电池快速智能检测评估技术及装备 /span /strong /p /td td width=" 255" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 张家港清研检测技术有限公司 总经理 郑郧 /span /strong /p /td /tr tr style=" height:19px" td width=" 94" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 9:30-10:00 /span /strong /p /td td width=" 192" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 动力电池全生命周期检测技术研究 /span /strong /p /td td width=" 255" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 经理 span / /span 高级工程师 云凤玲 /span /strong /p /td /tr tr style=" height:19px" td width=" 94" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 10:00-10:30 /span /strong /p /td td width=" 192" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 锂电池超声波扫描技术及其在失效分析中的应用 /span /strong /p /td td width=" 255" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 华中科技大学 副教授 沈越 /span /strong /p /td /tr tr style=" height:19px" td width=" 94" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 10:30-11:00 /span /strong /p /td td width=" 192" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 动力电池电芯研发及其相关检测技术探讨 /span /strong /p /td td width=" 255" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 天津市捷威动力工业有限公司 研究院副院长 span / /span 高级工程师 从长杰 /span /strong /p /td /tr tr style=" height:19px" td width=" 94" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 11:00-11:30 /span /strong /p /td td width=" 192" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 新能源车用锂离子电池失效分析解析技术整体方案 /span /strong /p /td td width=" 255" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 同济大学 span / /span 上海蓄熙新能源材料检测有限公司 总经理 韩广帅 /span /strong /p /td /tr tr style=" height:19px" td width=" 94" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 11:30-12:00 /span /strong /p /td td width=" 192" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 基于新国标的动力电池安全性测试 /span /strong /p /td td width=" 255" nowrap=" " style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " height=" 19" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:15px color:black" 中国汽车技术研究中心有限公司 高级工程师 马天翼 /span /strong /p /td /tr /tbody /table p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px " strong 六.& nbsp & nbsp 报告嘉宾及报告摘要 span style=" color: rgb(127, 127, 127) " /span /strong span style=" color: rgb(127, 127, 127) " (按报告顺序) /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/304890fb-10b5-410f-806a-80b28b61876f.jpg" title=" 郑郧-方图_副本.jpg" alt=" 郑郧-方图_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 张家港清研检测技术有限公司 总经理 郑郧 /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 报告题目:新能源汽车在役/退役动力电池快速智能检测评估技术及装备 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 【简介】任职:清华大学苏州汽车研究院院长助理\张家港清研再制造产业研究院常务副院长\国家再制造汽车零部件产品质量监督检验中心主任 /p p style=" text-indent: 2em " 长期从事智能制造与再制造产业、新能源动力电池回收梯次利用研究及产业化工作,主导建设的张家港“国家再制造产业示范基地”公共服务平台、国家再制造汽车零部件产品质量监督检验中心,并已在全国范围内形成模范、占领先地位。参与编写了国际国内高端课题、再制造及车用动力电池标准40余项,参与研制了一系列应用于低速车\叉车、共享单车、光伏示范储能项目梯次利用电池产品等。本人获2015年度“港城英才”、江苏省产业教授(江苏大学汽车机械系)、武汉理工大学特聘教授、淮海职业技术学院产业教授等荣誉,发表论文20余篇。 /p p style=" text-indent: 2em " 【摘要】十三五期间,我国新能源汽车产业得到了高速的发展,2020年,我国新能源汽车保有量预计将突破500万台,相关的退役动力电池将达到12-17万吨/年的规模。但是目前由于缺乏对在役动力电池及退役动力电池性能的快速有效、低成本检测手段和装备。直接影响到动力电池的服役安全和退役后的回收梯次利用经济可行性。开展动力电池快速智能检测技术及装备的研发和产业化,可有效解决我国新能源汽车售后服务过程中的在役动力电池的检测评估及退役动力电池回收梯次利用过程总的余能快速检测评估分类对检测技术及装备需求。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/c41e9b7e-8eeb-49b2-8910-8d0d97b48272.jpg" title=" 云凤玲-方图_副本.jpg" alt=" 云凤玲-方图_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 经理/高级工程师 云凤玲 /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 报告题目:动力电池全生命周期检测技术研究 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 【简介】现任国联汽车动力电池研究院有限责任公司检测事业部材料与电池测试分析中心经理,高级工程师,博士。2011至今,一直致力于车用锂离子动力电池的热行为分析及寿命诊断研究,包括对锂离子动力电池在应用过程中的热特性分析、电化学-热耦合行为、无损失效解析和电池热失控安全边界等。 /p p style=" text-indent: 2em " 期间作为工信部《2016年工业转型升级(中国制造2025)-动力电池创新能力建设项目》骨干成员完成动力电池实验室的软、硬件建设,覆盖整车需求的电池/模组功能特性、耐环境特性、耐久特性及热安全特性的系统性测试验证及过程研究能力。目前作为骨干成员参与科技部 “新能源汽车”重点专项“课题一“的相关研究工作。 /p p style=" text-indent: 2em " 【摘要】报告以动力电池为基础,结合电池的功能特性、耐环境特性、耐久特性及安全特性等全方位性能的变化特点,建立适用于全生命周期内动力电池的相关检测评价方法,为识别动力电池在BOL和EOL阶段特征及过程变化特点,摸索建立电池的性能/安全使用边界提供技术指导;从材料-电池的构效关系层面,解析电池失效问题。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/e95fa909-afbf-48d2-9242-25d8b2e65263.jpg" title=" 华中科技大学-沈越-方图_副本.jpg" alt=" 华中科技大学-沈越-方图_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 华中科技大学 副教授 & nbsp 沈越 /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 报告题目:锂电池超声波扫描技术及其在失效分析中的应用 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 【简介】2011年博士毕业于北京大学,现任华中科技大学材料科学与工程学院副教授。以第一或通讯作者身份发表论文30余篇,其中19篇发表在包括Science、Joule、J. Am. Chem. Soc、 Adv. Mater.等影响因子大于10的权威期刊。作为项目负责人主持国家自然科学基金项目两项,获授权国家发明专利11项,美国专利1项。研究领域包括新型二次电池及其检测技术,是锂离子电池超声快速检测技术和搅拌式自分层电池的主要发明人。 /p p style=" text-indent: 2em " 【摘要】报告将介绍超声波无损检测技术在锂离子电池检测、分析领域的应用。该技术对电池内部产气与电解液浸润不良具有非常高的检测敏感度,进而可以分析多种产气、电解液分解相关的失效机制,并对电池的循环稳定性进行预测。该技术可对商品软包、方形硬壳锂离子电池在充放电同时进行直接透视,高效无损,可应用于产品研发、质量控制、回收检测等产业环节。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/ffc15953-2e4d-4dc2-b89a-ab4ed917362d.jpg" title=" 从长杰-方图_副本.jpg" alt=" 从长杰-方图_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 天津市捷威动力工业有限公司 研究院副院长/高级工程师 从长杰 /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 报告题目:动力电池电芯研发及其相关检测技术探讨 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 【简介】博士,高级工程师,天津市捷威动力工业有限公司研究院副院长,主要从事锂离子动力电池技术研究、产品开发及其管理工作。2007年6月获武汉大学理学博士学位;2009年10月-2011年8月北京有色金属研究总院动力电池研究中心,博士后,主要负责磷酸铁锂材料研究与产业化开发。2011年8月至今就职于天津市捷威动力工业有限公司,主要负责车用动力电池的研发及其管理工作,成功开发了混合动力用高功率电池,纯电动车用动力电池及能量功率兼顾型动力电池等近10款产品,销售超5万套。承担多项国家863项目及天津市区重大项目,已在国内外知名期刊上发表论文25篇,申请专利20多项。 /p p style=" text-indent: 2em " 【摘要】报告中主要介绍动力电芯开发情况及其在测试评价过程中遇到的困难及其挑战,同时将先进的测试评价技术应用于电芯开发研究中。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/cd380d07-acc6-4d67-aa01-318178eaeb27.jpg" title=" 韩广帅_副本.png" alt=" 韩广帅_副本.png" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 同济大学/上海蓄熙新能源材料检测有限公司 总经理 韩广帅 /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 报告题目:新能源车用锂离子电池失效分析解析技术整体方案 /span /strong /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " 【简介】同济大学 助理研究员,上海蓄熙新能源材料检测有限公司 总经理。主要研究方向锂离子电池,电池失效分析。目前为国家质检总局缺陷产品管理中心汽车缺陷调查与鉴定专家,上海市科学技术委员会上海新能源领域技术专家,多家新能源汽车技术委员会委员。申请并授权专利10余项,发表论文10多篇。建立了完整的锂离子电池非破坏分析和非大气暴露下的破坏性分析解析研究体系。 /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " 【摘要】1、新能车用背景;2、锂离子电池失效逆向分析解析流程;3、锂离子电池失效正向分析解析流程。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/063e6f52-67ca-412d-8347-1aeb4bbe8d00.jpg" title=" 中国汽车技术研究中心有限公司-马天翼-方图_副本.jpg" alt=" 中国汽车技术研究中心有限公司-马天翼-方图_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " & nbsp strong style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 中国汽车技术研究中心有限公司 高级工程师 马天翼 /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 报告题目:基于新国标的动力电池安全性测试 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 【简介】博士,CATARC新能源部动力电池高级工程师。主要从事动力电池材料和电化学测评技术研发及标准化工作。作为课题骨干参与多项国家、省部级动力电池相关科研重大科研项目,包括国家重点研发计划“动力电池测试与评价技术”“退役动力电池异构兼容利用与智能拆解技术”,2018年天津市重点研发计划“锂电池智能化三维无损成像检测装备的开发及应用”。在电池测试分析、机理研究、模型建立等领域研究经验丰富,发表文章20余篇,其中SCI/EI论文14篇;申请和授权国家发明专利10项。作为团队核心成员入选天津市创新人才推进计划重点领域团队。 /p p style=" text-indent: 2em " 【摘要】动力电池检测技术的提升是新能源汽车安全性的重要保障。报告介绍2020年5月新发布的动力电池安全测试强制性标准GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的制定背景、主要内容、测试项目和试验流程,并介绍CATARC动力电池实验室的检测技术研发成果。 /p p & nbsp /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-align: left " microsoft=" " white-space:=" " line-height:=" " text-align:=" " br/ /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-align: center " microsoft=" " white-space:=" " line-height:=" " text-align:=" " span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(192, 0, 0) " strong style=" margin: 0px padding: 0px " 点击图片,报名线下参会 /strong /span /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-align: center " microsoft=" " white-space:=" " text-align:=" " a href=" https://www.instrument.com.cn/accsi/2020/" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(102, 102, 102) text-decoration-line: none " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/be43346f-3150-47cc-b087-57195f4dcee9.jpg" title=" accsi2020.jpg" alt=" accsi2020.jpg" style=" margin: 0px padding: 0px border: 0px max-width: 100% max-height: 100% " / /a /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: " microsoft=" " white-space:=" " text-align:=" " line-height:=" "   参会联系报名 /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: " microsoft=" " white-space:=" " text-align:=" " line-height:=" "   报告及参会报名:010-51654077-8229 15611023645李女士 /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: " microsoft=" " white-space:=" " text-align:=" " line-height:=" "   赞助及媒体合作:010-51654077-8015 13552834693魏先生 /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: " microsoft=" " white-space:=" " text-align:=" " line-height:=" "   微信添加accsi1或发邮件至accsi@instrument.com.cn(注明单位、姓名、手机)即可报名。 /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: " microsoft=" " white-space:=" " text-align:=" " line-height:=" "   报名链接 span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(192, 0, 0) " : /span a href=" https://www.instrument.com.cn/accsi/2020/Register.html" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(192, 0, 0) " span style=" margin: 0px padding: 0px " https://www.instrument.com.cn/accsi/2020/Register.html /span /a /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: " microsoft=" " white-space:=" " text-align:=" " line-height:=" "   会议日程查看年会官网(点击下方链接或扫描二维码) /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: " microsoft=" " white-space:=" " text-align:=" " line-height:=" " text-indent:=" " a href=" https://www.instrument.com.cn/accsi/2020/" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(192, 0, 0) " span style=" margin: 0px padding: 0px " https://www.instrument.com.cn/accsi/2020/ /span /a /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-align: center " microsoft=" " white-space:=" " text-align:=" " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/7975316b-30b7-43a2-904b-4d584f393570.jpg" title=" 二维码.jpg" alt=" 二维码.jpg" style=" margin: 0px padding: 0px border: 0px max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 300px " width=" 300" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p
  • 17亿损失!返航代价!锂电池乘机隐患大,安全性检测不能少
    p style=" text-indent: 2em text-align: justify " strong 仪器信息网讯 /strong 9月4日,由南京至厦门的MU2809航班起飞后客舱出现明火,由巡航期间客舱内旅客充电宝自燃所致,该航班随后安全返回南京机场。据了解,当时旅客并未使用充电宝。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/d3dbc510-f7cd-490b-a88d-9ad1fa8f7873.jpg" title=" 东方航空.png" alt=" 东方航空.png" width=" 450" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 8月27日,北京飞往东京的CA183航班在旅客登机过程中,飞机前货舱冒烟。民航相关人士表示飞机大概率无法修复,只能报废。据悉,一架A330飞机的价格大约17亿人民币。据了解,多数情况下的货舱起火冒烟,是由于锂电池受挤压发生反应,并在密闭的货舱中与其他物品继续发生连锁反应造成的。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/cb66cb2f-38da-4e1a-8b53-e4c571991e5b.jpg" title=" 中国国际航空.png" alt=" 中国国际航空.png" width=" 450" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 近日,据媒体报道,多家航空公司将禁止随身携带或托运MacBookPro型号的苹果电脑上飞机,原因是其电池可能会过热并存在消防安全隐患。苹果公司在今年6月发起了自愿召回,并警告称,在2015年9月至2017年2月期间销售的15英寸Pro“含有可能过热并构成安全风险的电池”(苹果召回电池 span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 请 /span a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20190716/489111.shtml" target=" _self" style=" color: rgb(112, 48, 160) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(112, 48, 160) " 点击查看 /span /a )。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 以上事件的发生,使得公众不得不提高对锂电池航空运输基础知识的重视,相关企业也要对锂电池安全性测试提出更多、更高的要求,这不仅是对锂电池质量的把关,更是对公众人身安全及财产的保障。仪器信息网特整理了锂电池航空运输基础知识及锂电池安全性相关测试标准,以飨读者。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " span style=" color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(0, 112, 192) " strong 锂电池航空运输基础知识 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 根据中国民用航空局发布的《关于加强通用航空短途运输旅客携带锂电池乘机安全管理工作的通知》,锂电池属第9类杂项危险品,短途运输旅客乘机携带的手机、充电宝、电脑、相机、平板电脑等电子设备中均含有锂电池,在飞行过程遇到碰撞、挤压、高温等情况时极易发生因锂电池内部短路导致的冒烟、起火,如处置不当,可导致通用航空器失去配载平衡等重大安全风险,对通用航空短途运输安全运营带来严重威胁。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 可随身或作为手提行李携带的锂电池包括:仅限旅客个人自用目的携带的;由锂电池驱动的小型含锂电池设备(手表、计算器、照相机、手机、手提电脑、便携式摄像机、电子烟等);设备所需的备用锂电池(含充电宝);其作为随身或手提行李携带时,锂电池额定能量应不超过100Wh,如果大于100Wh但不超过160Wh的需经通用航空企业运营人批准方可携带,大于160Wh的禁止携带。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 禁止短途运输旅客携带的锂电池有:因为安全原因被制造商确认为有缺陷或已被损坏的锂电池;废弃电池,回收和处置电池;无法确定额定能量的锂电池;超过锂电池额定能量限制的含锂电池电子设备、充电宝及备用锂电池。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " span style=" background-color: rgb(0, 112, 192) color: rgb(255, 255, 255) " strong 锂电池安全性及其相关测试标准 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 目前锂电池的各种标准主要从三个角度进行考察,即应用安全性能、环境适应性和电性能。不同标准对电池的检测各有侧重,下表是锂电池相关测试标准的整理归纳: /p table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" style=" border-collapse:collapse border:none" tbody tr class=" firstRow" td width=" 142" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" strong span style=" font-size:14px" 对应标准 /span /strong /p /td td width=" 156" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" strong span style=" font-size:14px" 应用安全性能 /span /strong /p /td td width=" 152" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" strong span style=" font-size:14px" 环境适应性 /span /strong /p /td td width=" 117" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" strong span style=" font-size:14px" 电性能 /span /strong /p /td /tr tr td width=" 151" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" GB/T 18287 /span /p /td td width=" 156" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size: 14px" span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp /span /span /span span style=" font-size:14px" 热冲击; /span span style=" font-size: 14px " 过充电; /span span style=" font-size: 14px " 短路; /span span style=" font-size: 14px " 重物冲击; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 过充电保护; /span span style=" font-size: 14px " 过放电保护; /span span style=" font-size: 14px " 短路保护 /span /p /td td width=" 152" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size: 14px" span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp /span /span /span span style=" font-size:14px" 恒定湿热性能; /span span style=" font-size: 14px " 振动; /span span style=" font-size: 14px " 碰撞; /span span style=" font-size: 14px " 自由跌落 /span /p /td td width=" 117" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" 0.2C5A /span span style=" font-size:14px" 放电性能; /span span style=" font-size: 14px " 1C5A /span span style=" font-size: 14px " 放电性能; /span span style=" font-size: 14px " 高温性能; /span span style=" font-size: 14px " 低温性能; /span span style=" font-size: 14px " 荷电保持能力; /span span style=" font-size: 14px " 循环寿命; /span span style=" font-size: 14px " 贮存 /span /p /td /tr tr td width=" 151" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" IEC 60086-4 /span /p /td td width=" 156" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" 外部短路; /span span style=" font-size: 14px " 强制放电; /span span style=" font-size: 14px " 不正常充电; /span span style=" font-size: 14px " 错误安装; /span span style=" font-size: 14px " 过放电 /span /p /td td width=" 152" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size: 14px" span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp /span /span /span span style=" font-size:14px" 低气压; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 温度循环; /span span style=" font-size: 14px " 振动; /span span style=" font-size: 14px " 冲击; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 撞击; /span span style=" font-size: 14px " 挤压; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 自由跌落; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 温度冲击 /span /p /td td width=" 117" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" —— /span /p /td /tr tr td width=" 151" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" IEC 62133 /span /p /td td width=" 156" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" 持续低速率充电; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 外部短路; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 强迫放电; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 高速率充电; /span span style=" font-size: 14px " 过充电 /span /p /td td width=" 152" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size: 14px" span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp /span /span /span span style=" font-size:14px" 振动; /span span style=" font-size: 14px " 机械冲击; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 温度循环; /span span style=" font-size: 14px " 自由跌落; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 热冲击; /span span style=" font-size: 14px " 挤压; /span span style=" font-size: 14px " 低气压; /span span style=" font-size: 14px " 电池外壳应力 /span /p /td td width=" 117" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" —— /span /p /td /tr tr td width=" 151" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" IEC 61960 /span /p /td td width=" 156" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" —— /span /p /td td width=" 152" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" —— /span /p /td td width=" 117" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" 20 /span span style=" font-size:14px" ℃放电; /span span style=" font-size: 14px " -20 /span span style=" font-size: 14px " ℃放电; /span span style=" font-size: 14px " 高速率放电; /span span style=" font-size: 14px " 荷电保持及恢复; /span span style=" font-size: 14px " 长时间贮存; /span span style=" font-size: 14px " 循环能力; /span span style=" font-size: 14px " ESD; /span span style=" font-size: 14px " 内阻 /span /p /td /tr tr td width=" 151" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" JIS C 8714 /span /p /td td width=" 156" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" 外部短路; /span span style=" font-size: 14px " 强制内部短路; /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " & nbsp /span /span span style=" font-size: 14px " 过充电保护 /span /p /td td width=" 152" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" 热冲击; /span span style=" font-size: 14px " 挤压; /span span style=" font-size: 14px " 跌落 /span /p /td td width=" 117" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" —— /span /p /td /tr tr td width=" 151" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" UL 1642 /span /p /td td width=" 156" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" 外部短路; /span span style=" font-size: 14px " 异常放电 /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " ; /span /span span style=" font-size: 14px " 强制放电 /span /p /td td width=" 152" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size: 14px" span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp /span /span /span span style=" font-size:14px" 挤压; /span span style=" font-size: 14px " 重锤冲击; /span span style=" font-size: 14px " 热冲击; /span span style=" font-size: 14px " 温度循环; /span span style=" font-size: 14px " 机械冲击; /span span style=" font-size: 14px " 低气压 /span span style=" font-size: 14px " span style=" font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: " times=" " new=" " ; /span /span span style=" font-size: 14px " 振动; /span span style=" font-size: 14px " 弹射 /span /p /td td width=" 117" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" —— /span /p /td /tr tr td width=" 151" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" UL 2054 /span /p /td td width=" 156" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" 外部短路; /span span style=" font-size: 14px " 异常充电; /span span style=" font-size: 14px " 滥充电; /span span style=" font-size: 14px " 强制放电; /span span style=" font-size: 14px " 限功率测试; /span span style=" font-size: 14px " 元器件温升 /span /p /td td width=" 152" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px word-break: break-all " p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" 挤压; /span span style=" font-size: 14px " 重锤冲击; /span span style=" font-size: 14px " 热冲击; /span span style=" font-size: 14px " 温度循环; /span span style=" font-size: 14px " 振动; /span span style=" font-size: 14px " 燃烧; /span span style=" font-size: 14px " 机械冲击; /span span style=" font-size: 14px " 跌落 /span /p p style=" margin-bottom:0 text-indent:0" span style=" font-size:14px" ;250N /span span style=" font-size:14px" 挤压; /span span style=" font-size: 14px " 外壳应力; /span span style=" font-size: 14px " 外壳防火 /span /p /td td width=" 117" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" margin-bottom:0 text-align:center" span style=" font-size:14px" —— /span /p /td /tr /tbody /table p style=" text-indent: 2em text-align: justify " strong 附: /strong 更多锂电池相关检测信息,点击进入 a href=" https://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S25001-T000-1-1-1.html" target=" _self" style=" color: rgb(112, 48, 160) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(112, 48, 160) " 锂电池检测方案专场 /span /a 。 /p
  • 确保锂电池安全,珀金埃尔默推出定性定量检测锂电池溢出气体分析仪
    从锂电池溢出气体到微反系统,定性定量检测系统的气体组分含量以及系统总的气体体积,在很多时候都是一件很难实现的任务:取样困难,取样时取样量占总体积的比列无从得知,这样即便对所取的气体进行了严格的定量测定,最终也无法和整个系统的气体总量关联起来。这个时候,一套真空进样系统就可以在这些场合大显身手了。在专业的气体分析色谱仪和气质联用仪的基础上,使用全自动控制的真空进样系统,就可以实锂电池溢出气体,微反系统气体的气体含量的测定,而且可以根据真空度的变化计算出系统的总体积以及标准的取样体积,从而可以进一步计算出电池溢出气体的总体积、微反系统生成或消耗的气体的总量,进而可以通过这些测量值判断电池的质量、微反系统的效率。珀金埃尔默推出专业气体分析仪——带有真空进样系统的气相色谱质谱联用仪,是市场上唯一一套能定性定量测定电池溢出气和微反装置中的氢气、氧气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等轻质杂质气体、气体总体积以及气体中其它挥发性组分。珀金埃尔默锂电溢出气体或微反气体分析仪轻质气分析仪包含两个分析通道:通道1 使用氮气作为载气来全量程分析氢气、氦气。通道2 用于分析氯气中的氧气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、碳二、硫化氢和COS等轻质杂质气体。气质联用仪可以定性定量分析气体中其它非永久性气体。真空进样系统:可以和轻质气分析仪联用,和气质联用仪联用,或者和这两者同时使用。#该系统具有以下特点:超越ASTM D1946用气相色谱法对重整气的分析规程标准要求。出厂设置即经确认验证,名符其实的“交钥匙”工程(气相色谱解决方案)。安装完成后立即可运行样品分析分析样品,获得快速且可靠的分析结果。材料超坚固且耐腐蚀,具备放空功能以杜绝操作失误带来的风险。专用色谱柱填料,确保分析的同时氯气被完全反吹放空,延长仪器使用寿命。24H/7D全天候全自动运行,也可以按设定时间表运行。真空进样系统可以用于极其微量气体的定性定量测定,对于1-5ml的系统可以进行连续多次测定。欲了解详情,请扫描二维码,获取资料《锂电溢出气体或微反气体分析仪:微量气体的定性定量检测》。扫描上方二维码即可下载右侧资料➡
  • 锂云科技突破电池快速检测与分选技术,助力电池梯次利用行业革新
    随着电子设备和电动汽车的普及,锂电池的需求量迅猛增长。然而,伴随而来的大量报废电池问题也日益严峻。如何高效、安全、环保地处理这些报废电池,成为当前亟待解决的难题。面对这一挑战,锂云科技团队通过技术创新,成功开发出行业首创的电池机理孪生驱动的数字孪生运维模型,深度刻画电池机理、实现电池快速分选,为电池回收及梯次利用行业提供全新的解决方案。技术创新:高效精准的锂电池检测与分选技术 锂云科技团队开发的机理孪生驱动的退役电池快速检测技术,实现了检测效率提高20倍的突破。传统的满充满放方法不仅耗时,导致企业电费成本、厂房成本、人工成本等居高不下,而该团队的创新技术大幅缩短了检测时间,有效降低企业的成本,帮助企业大幅降本增效。同时,他们开发的高置性电芯一致性快速分选技术,使大规模退役电池筛选的一致性提高80%。通过先进的算法和检测手段,这项技术能够快速、准确地对退役电池进行检测和分类,大大缩短了检测时间,并有效降低了电池成组后的安全性隐患。团队精神:科研实力与环保热情的结合 锂云科技团队的成功离不开每一位成员的努力和奉献。团队负责人表示:“我们非常高兴能够取得这一重要突破,这是团队成员们长期以来刻苦钻研和不懈努力的结果。我们相信,这项技术将为解决锂电池回收和分选难题提供一种全新的思路和方法,强力助力该行业的发展!”未来展望:推动环保事业,助力可持续发展 锂云科技团队的创新成果在锂电池回收和分选领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断完善和推广,这项技术将被广泛应用,为解决报废电池带来的环境和资源问题提供有效解决方案。通过这项技术的应用,不仅能减少资源浪费和环境污染,还能极大地提高锂电池回收和再利用的效率,推动我国绿色产业的升级。 锂云科技团队的努力和成就展示了技术创新在环保领域的重要性和巨大潜力。未来,随着更多创新技术的出现和应用,我们有理由相信,电池回收及梯次利用行业将迎来更加光明的未来!
  • 浅谈现有锂离子电池检测标准
    p   由于安全问题而发生锂离子电池产品召回的案例日益增多。Li+的活性和高能量密度的特性,会给锂离子电池安全性带来较大的问题。目前,对锂离子电池的安全性能,尤其是一些潜在的微小结构缺陷所带来的安全隐患的筛查,检验方法和标准落后于锂离子电池技术的发展,评价方法和评价体系尚未适应锂离子电池安全性能评估的要求。有鉴于此,本文作者对国内外现有的一些具有代表性的标准进行了归纳和分析,以期为检测技术的发展提供参考。 /p p    strong 1 电池安全性能检测标准简介 /strong /p p   目前,应用得较为广泛的国际标准是国际电工委员会(IEC)的锂离子电池标准。根据各自的需求,国际航空运输协会(IATA)、联合国危险货物运输专家委员会及国际民用航空组织(ICAO)等机构,也制定了相关的锂离子电池运输安全标准,并得到广泛应用。此外,一些国家及组织,如美国保险商实验室(UL)、美国电气及电子工程师学会(IEEE)和日本国家标准局(JIS)制定的关于锂离子电池的安全标准,也有广泛的影响。这些标准的检测项目相似,但是测试的条件有所不同。 /p p   应用较多、影响范围较广泛的国际标准有4个。联合国《联合国危险物品运输试验和标准手册》(UN38.3) /p p   和IEC62281:2012《运输中锂原电池和电池组及锂蓄电池和电池组的安全》均侧重于锂离子电池在运输中的安全测试和安全要求,主要针对锂离子电池在运输过程中的外部环境及机械振动进行模拟,试验项目包括高度模拟、温度试验、振动、冲击、外短路、撞击、过度充电和强制放电等8项,要求电池在测试过程中,应保证包装不脱落、不变形、无质量损失、不漏液、不泄放、不短路、不破裂、不爆炸且不着火。UL1642:2009《锂电池》适用于在产品中作电源用的一次(非充电的)和二次(可充电的)锂电池,标准的目的是减少锂电池在产品使用时着火或爆炸的危险。标准中关于电池的电性能测试,包括短路试验、不正常充电试验和强制放电试验 机械试验包括挤压试验、撞击试验、冲击试验和振动试验 环境试验包括热滥用、温度循环试验、高空模拟试验和抛射体试验等。试验要求,被测电池在试验过程中不起火、不爆炸、不漏液、不排气、不燃烧,且包装不破裂。IEEE1625:2008《笔记本电脑用可充电电池标准》和IEEE1725:2006《移动电话用可充电电池标准》主要是对便携式计算机和蜂窝电话用蓄电池的设计、生产和开发建立统一的准则,主要涉及电池和电池组有关的电子、物理结构、化学成分、加工流程、质量控制及包装技术等领域。相对于其他电池标准普遍重视电池或电池组的情况,上述标准分别对电芯、电池、主机节点、电源附件、消费者和环境等几个方面进行了综合性考虑。这两项标准均侧重于设计和制造过程,针对电池后期的使用问题,尤其是安全性问题涉及不多。 /p p   目前,国内外常用的锂离子电池标准列表归纳于表1。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/34f9e075-349d-4134-93b8-3c9ec7601566.jpg" title=" 003.jpg.png" alt=" 003.jpg.png" / /p p    strong 2 现有标准的侧重点分析 /strong /p p   现行的主要标准可概括为以下几类: /p p    strong 2.1 主要针对运输过程中的外部环境和机械振动 /strong /p p   如UN38.3、IEC62281:2012等,通过高度模拟、温度试验、振动、冲击、外短路和撞击等测试项目,模拟锂离子电池在运输过程中可能发生的危险,对于锂离子电池在使用过程中的安全问题涉及较少。 /p p    strong 2.2 主要针对设计和制造过程 /strong /p p   如IEEE1625、IEEE1725等。以IEEE1725为例,标准将手机锂离子电池系统分为4个板块,即电芯、电池组、主机及电池充电器部分,全面明确地对电芯的设计、原材料、制造工艺和成品测试评估等进行了要求,为电芯乃至手机等通信产品的安全性提供可靠评估保障。上述标准主要针对电池的设计和制造过程,对于锂离子电池后期使用中的安全问题涉及不多。且诸如此类的IEEE锂离子电池标准,由于对象为不同设备中的锂离子电池的设计和制造,针对性较强,适用范围受到一定的限制。 /p p    strong 2.3 主要针对锂离子电池电性能和安全性 /strong /p p   如UL1642、GB8897.4等,通过短路、不正常充电、强制放电试验挤压、撞击、冲击、振动、热滥用、温度循环、高空模拟试验及抛射体等测试项目,要求被测锂离子电池在试验过程中不起火、不爆炸、不漏液、不排气、不燃烧且包装不破裂。比较上述两类标准,此类标准的核心是锂离子电池的安全性,更注意温度导致的电池安全风险,但判定依据难以量化,只能用被测电池的爆炸、起火、冒烟、泄漏、破裂和变形等来区分,不利于检出可能存在潜在危险的电池。 /p p    strong 3 现有标准的不足 /strong /p p   过充过程成为了导致锂离子电池发生不安全行为的危险因素:当发生过充时,由于发生了不可逆的化学反应,电能转变成热能,导致电池温度迅速升高,从而引发一系列的化学反应。尤其是当散热性较差时,往往导致比单纯的热冲击更严重的问题,可能发生电池起火,甚至爆炸。 /p p   根据对现有主要标准的分析不难发现,现有的标准对锂离子电池安全性能的检测方法和评判依据还显得不足。这些标准中,有部分是针对锂离子电池的外部环境和设计制造过程的标准 即便是针对安全性能的标准,也缺少明确的可量化衡量的检测方法和评判体系,尤其是爆炸、起火、冒烟、泄漏、破裂和变形等判断依据,过于宽泛。 /p p   迫切需要一种针对锂离子电池热效应及电池温度变化,可定量分析并判定安全风险的检测方法。近几年,国内外研究者在不断研究更科学、高效的检测方法和手段,其中通过对于热效应及电池温度方面的研究,取得不少进展。通过检测电池的表面温度,结合电化学模型,利用量热法计算得到电池充电过程中放出的热量和热传导系数,之后建立热效应理论模型,可模拟计算电池内部的温度,进而来描述电池的热行为。人们已经建立了多种类型的热效应模型,但采取的测温手段主要是传统的热电偶测温法。热电偶操作比较复杂,且只能有限布点,不能全面地掌握样品温度分布 同时,热电偶还带有延时性,不能及时反映锂离子电池的温度变化情况,不利于建立实时温度变化曲线。 /p p   在理论研究方面,目前,人们倾向于利用理论模拟的方法体现锂离子电池的热安全性能,并设计了很多模型,通过分析热性能来计算,得到锂离子电池在不同工作环境下的温度曲线。这些理论模型的原理是通过测量锂离子电池的表面温度来评价内部温度,再与利用热电偶等方式测出的温度进行比对,一方面说明理论模型的预判性和正确性 另一方面对安全性进行评价。理论模型的建立可以使学者对于锂离子电池的热效应有较全面的认识,但对于安全性能的检测和评价却不直观。 /p p    strong 4 结束语 /strong br/ /p p   安全性能已经成为锂离子电池的一个重要指标,成为除成本因素外另一个制约锂离子电池应用的关键指标。由于锂离子电池的特性,在最初的使用阶段并不会显示出电化学行为的异常。这些潜在的缺陷给判断锂离子电池是否合格带来困难。本文作者归纳和总结了国内外常用的锂离子电池安全性能检测标准,通过分析发现,目前国内外对锂离子电池安全性的潜在风险缺乏检测方法和评判依据,未形成快速、有效的锂离子电池安全性检测方法或筛选方法。 /p p   随着消费者对锂离子电池电性能及安全性要求的日益提升,各电池制造商以及各国主管部门、行业协会等有必要对锂离子电池安全性能的检测手段进行研究,建立一套直观、快速、有效的检测方法,在现有标准体系的范围内,提高要求,进一步细化标准,明确判定依据,弥补现有锂离子电池检测标准和体系的不足,提高锂离子电池安全性能检测水平,保证锂离子电池行业的可持续发展,维护消费者在电池使用过程中的安全。 /p p    span style=" color: rgb(127, 127, 127) " i 文章摘自Battery Bimonthly(电池),2015,45(3),(蔡春皓,段冀渊,寿晓立,杨荣静, 中华人民共和国上海出入境检验检疫局) /i /span /p
  • 岛津CT助力锂离子动力电池检测(下)
    近年来,新能源汽车屡屡发生起火、自燃等动力电池安全事故,提升动力电池安全迫在眉睫。经过多年的发展,动力电池从最初的圆柱电池,发展到方形、软包电池,容量提升,形式多样。上篇中,上篇中,我们展示了岛津CT在正极材料和负极材料观测方面的应用。本篇我们将展示岛津CT观测各种成品电池和对电池原位充放电的实时观察。 成品动力锂电池CT的观察在成品动力锂电池检查中,CT检测可以发现动力锂电池内部缺陷,比如内部杂质、正负极扭曲变形、正负极片短路和正负极片的断裂等不良。在长期充放电使用及激烈碰撞后,这些不良容易造成电池短路,甚至可能造成新能源汽车自燃和爆炸。 岛津SMX-225CT FPD HR Plus微焦点X射线CT系统 CT检测是失效分析和产品工艺优化及品质控制的重要手段。通过对失效的动力锂电池进行无损检测,在不破坏失效动力锂电池结构的情况下获得真正失效原因。通过对动力锂电池的内部结构观察及尺寸测量,可以优化生产工艺、提高品质。 电池内部结构及缺陷观察目前动力锂电池电芯生产主要有卷绕和叠片两种制造工艺,对应的动力锂电池结构形式主要为圆柱和方形、软包三种,圆柱和方形锂电池主要采用卷绕工艺生产,软包锂电池则主要采用叠片工艺制造。圆柱锂电池主要以18650为主,方形锂电池外壳采用硬铝壳包装,而软包锂电池采用铝塑料包装。 运用CT对18650动力锂电池检测可观察内部正负极及隔离膜,因此内部变形及金属杂质可以清晰地被检测到。通过对正极极片展开,可观察到极片上的孔隙。图1给出了18650动力锂电池的CT图像。 图1 18650动力锂电池CT图像 图2是方形动力锂电池的CT扫描图像,外形尺寸为L150mm´W100mm´H26mm。 通过扫描半电池可以清晰地看到电池正负极片和杂质以及激光焊接部位的孔隙。甚至有机质的隔离膜也能够被观察到。 图2 方形动力锂电池CT图像 软包叠片动力锂电池的常见缺陷为极片开裂破损、有杂质及当封入外壳时负极变形等,CT检测是此缺陷观察必要手段。如图3所示。 图3 软包叠片动力锂电池CT图像 电池内部尺寸测量在电池生产中,尺寸质量控制的要求变得越来越复杂,无法使用传统的测量技术进行测量,更不可能对电池进行切割或破坏后再进行检测。此时,需要使用微焦点CT对电池内部缺陷及结构进行尺寸测量。从而能够评估产品制造过程和优化产品。 图4是18650动力锂电池在空电和满电状态下的电芯尺寸测试,通过比较发现满电状态比空电状态下的电芯尺寸膨胀了约0.2mm。这对电池研发人员设计很有帮助。 图4 18650动力锂电池空电和满电状态电芯尺寸测量 在方形动力锂电池中,满电时的极片厚度尺寸测量、正负极对齐测量和封装时电芯与外壳的距离等这些尺寸对电池生产厂家都有很重要的参考意义,如图5所示。 图5 方形动力锂电池尺寸测量 图6给出了软包动力锂电池中的孔隙及金属杂质尺寸测量,这些缺陷都可能会引起电池起火或自燃。 图6 软包动力锂电池尺寸测量 电池原位充放电循环中的CT观察通过对原位动力锂电池充放电试验,可以观察电池在循环充放电情况下的状态。X射线微焦点CT作为对动力锂电池充放电循环检查的重要一环,可以直观观察动力锂电池在不同状态下内部结构的变化,为研发及生产制造提供数据。 图7从2D截面图像和3D图像示出了100次、500次、1000次、1500次动力锂电池的充放电试验CT测试图像。从而观察到随着充放电次数的增加,动力锂电池由于内部产生的惰性气体的释放而不断膨胀。图7 动力锂电池充放电实验CT观察 通过以上案例展示,岛津X射线微焦点CT不仅可以观察动力锂电池正负极片材料内部微观结构,还可以观察成品动力锂电池的内部结构及缺陷。结合尺寸测量定量分析,为动力锂电池研发设计者及生产制造商提供帮助,优化生产流程及制造工艺,为新能源汽车提供安全保障。
  • 岛津CT助力锂离子动力电池检测(下)
    近年来,新能源汽车屡屡发生起火、自燃等动力电池安全事故,提升动力电池安全迫在眉睫。经过多年的发展,动力电池从最初的圆柱电池,发展到方形、软包电池,容量提升,形式多样。 上篇中,我们展示了岛津ct在正极材料和负极材料观测方面的应用。本篇我们将展示岛津ct观测各种成品电池和对电池原位充放电的实时观察。 成品动力锂电池ct的观察 在成品动力锂电池检查中,ct检测可以发现动力锂电池内部缺陷,比如内部杂质、正负极扭曲变形、正负极片短路和正负极片的断裂等不良。在长期充放电使用及激烈碰撞后,这些不良容易造成电池短路,甚至可能造成新能源汽车自燃和爆炸。 岛津smx-225ct fpd hr plus微焦点x射线ct系统 ct检测是失效分析和产品工艺优化及品质控制的重要手段。通过对失效的动力锂电池进行无损检测,在不破坏失效动力锂电池结构的情况下获得真正失效原因。通过对动力锂电池的内部结构观察及尺寸测量,可以优化生产工艺、提高品质。 电池内部结构及缺陷观察 目前动力锂电池电芯生产主要有卷绕和叠片两种制造工艺,对应的动力锂电池结构形式主要为圆柱和方形、软包三种,圆柱和方形锂电池主要采用卷绕工艺生产,软包锂电池则主要采用叠片工艺制造。圆柱锂电池主要以18650为主,方形锂电池外壳采用硬铝壳包装,而软包锂电池采用铝塑料包装。 运用ct对18650动力锂电池检测可观察内部正负极及隔离膜,因此内部变形及金属杂质可以清晰地被检测到。通过对正极极片展开,可观察到极片上的孔隙。图1给出了18650动力锂电池的ct图像。 图1 18650动力锂电池ct图像 图2是方形动力锂电池的ct扫描图像,外形尺寸为l150mm´w100mm´h26mm。 通过扫描半电池可以清晰地看到电池正负极片和杂质以及激光焊接部位的孔隙。甚至有机质的隔离膜也能够被观察到。 图2 方形动力锂电池ct图像 软包叠片动力锂电池的常见缺陷为极片开裂破损、有杂质及当封入外壳时负极变形等,ct检测是此缺陷观察必要手段。如图3所示。 图3 软包叠片动力锂电池ct图像 电池内部尺寸测量 在电池生产中,尺寸质量控制的要求变得越来越复杂,无法使用传统的测量技术进行测量,更不可能对电池进行切割或破坏后再进行检测。此时,需要使用微焦点ct对电池内部缺陷及结构进行尺寸测量。从而能够评估产品制造过程和优化产品。 图4是18650动力锂电池在空电和满电状态下的电芯尺寸测试,通过比较发现满电状态比空电状态下的电芯尺寸膨胀了约0.2mm。这对电池研发人员设计很有帮助。图4 18650动力锂电池空电和满电状态电芯尺寸测量 在方形动力锂电池中,满电时的极片厚度尺寸测量、正负极对齐测量和封装时电芯与外壳的距离等这些尺寸对电池生产厂家都有很重要的参考意义,如图5所示。 图5 方形动力锂电池尺寸测量 图6给出了软包动力锂电池中的孔隙及金属杂质尺寸测量,这些缺陷都可能会引起电池起火或自燃。 图6 软包动力锂电池尺寸测量 电池原位充放电循环中的ct观察 通过对原位动力锂电池充放电试验,可以观察电池在循环充放电情况下的状态。x射线微焦点ct作为对动力锂电池充放电循环检查的重要一环,可以直观观察动力锂电池在不同状态下内部结构的变化,为研发及生产制造提供数据。 图7从2d截面图像和3d图像示出了100次、500次、1000次、1500次动力锂电池的充放电试验ct测试图像。从而观察到随着充放电次数的增加,动力锂电池由于内部产生的惰性气体的释放而不断膨胀。 图7 动力锂电池充放电实验ct观察 通过以上案例展示,岛津x射线微焦点ct不仅可以观察动力锂电池正负极片材料内部微观结构,还可以观察成品动力锂电池的内部结构及缺陷。结合尺寸测量定量分析,为动力锂电池研发设计者及生产制造商提供帮助,优化生产流程及制造工艺,为新能源汽车提供安全保障。
  • 飞纳电镜点亮亚太电池展,带来锂电池材料高效检测方案
    8 月 16 日 - 18 日,2017 第二届亚太电池技术展览会在广州琶洲国际会展中心举行。飞纳电镜作为锂电材料形貌成份高效检测工具,盛装出席此次会议,现场展示了飞纳电镜高分辨率专业版 Phenom Pro 和飞纳电镜大样品室卓越版 Phenom XL,其中 Phenom XL 集成了背散射电子成像,二次电子成像与能谱分析等功能,两台台式扫描电镜吸引了众多参观者的目光。由于新能源汽车的高速增长,各锂电池企业纷纷扩产。相对以往单纯追求产能的突破外,行业内先行企业把目光投射到材料研发带来的电池产品性能提升上。锂电池主要由五部分构成,即正极材料、负极材料、电解液、隔膜和包装材料。其中,包装材料和石墨负极技术相对成熟,成本占比不高。锂离子电池的核心材料主要是正极材料、电解液和隔膜。其中,正极材料是锂电池最为关键的原材料,占锂电池成本的 30% 以上。材料的研发少不了一双“眼睛”,这双眼睛就是扫描电镜。扫描电镜可以对锂电池材料的正极材料,负极材料,隔膜,极片等进行微观的形貌检测及元素成份分析。飞纳台式扫描电镜使用独特的 CeB6 灯丝,提高了扫描电镜的分辨率,保证了图像质量。由于操作简单,维护方便,抽真空时间短,大大地提高检测效率,受到锂电池企业客户的青睐。设计精巧,完全防震,省去了客户为精密仪器安装环境要求高的担忧。即时在展会现场喧闹的环境中,飞纳电镜仍然能高效运行,30 秒成像,持续稳定地工作。锂电池正极材料由于中国大型锂电正极材料近十年迅速发展,产品质量大幅度提高,并具备较强的成本优势,近年来日韩锂电企业开始逐步从中国进口锂电正极材料,据悉目前中国锂电正极材料市场份额已占据全球一半左右,未来发展空间仍广阔。飞纳电镜拍摄的锂电池正极材料锂电池负极材料负极材料作为锂电池的四大关键材料之一,决定了锂电池充放电效率、循环寿命等性能。锂电池负极材料国内技术成熟,碳材料种类繁多,成本比重最低,在 5-10% 左右。现阶段负极材料研究的主要方向如下:石墨化碳材料、无定型碳材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、新型合金和其他材料。飞纳电镜拍摄的锂电池负极材料隔膜隔膜在成本构成上仅次于正极材料,占 20-30%,隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能。飞纳电镜拍摄的锂电池隔膜更多体验,尽在飞纳电镜飞纳台式扫描电镜 VR 之旅手套箱版台式电镜有些锂电池材料很容易与空气发生反应,影响形貌成份分析,飞纳电镜发布全球首款手套箱版台式电镜,实现扫描电镜放置在手套箱内,制样-观察全程惰性气体保护。原位通电样品杯允许用户将电探针连接到样品进行原位测量
  • 岛津CT助力锂离子动力电池检测(上)
    ■ 自2018年下半年以来,新能源汽车屡屡发生起火、自燃等动力电池安全事故,严重影响了消费者对新能源汽车的使用信心。前不久,工信部就新能源汽车动力锂电池产品质量安全问题约谈了多家新能源公司,要求对已销售的产品开展自查自纠,针对产品质量问题提出对策,并对动力电池的研发、生产、检测和售后等各环节进行系统梳理和整顿优化。监管机构对于新能源行业的安全提出了更高要求,提升汽车动力锂电池安全迫在眉睫。 ■ 岛津X射线微焦点CT对汽车动力电池从正负极材料到装配好的电池都可以实行无损检测,观察正、负极材料内部结构,确认颗粒尺寸分布,助推研发和品质管控,也可以实现在充放电过程中进行原位测试,便于实行工艺优化和控制。 锂离子电池电极3D像 本文展示岛津CT在正极材料和负极材料观测和尺寸测量方面的应用,是为上篇。下篇将展示岛津CT在成品电池观测方面的应用,以及充放电时的原位观测。 |正负极材料CT观察| 汽车动力锂电池原材料现有主材主要有四种:正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。X射线微焦点CT对汽车动力锂电池原材料分析中,能够清晰观察正、负极材料内部结构及测量尺寸,轻松确认组成颗粒的大小、颗粒大小的变化和厚度等。而正、负极材料中的颗粒尺寸大小、物相是否均一、粉体粒径的大小及分布是否均匀决定了动力锂电池的性能,因此用X射线微焦点CT观察正、负极材料变得尤为重要。 岛津inspeXio SMX-100CT |正极材料观察及分析| 通过扫描一块长宽约为2mm的正方形的正极材料,得到MPR(多平面重建)图像(图1),可以观察出正极材料具有颗粒状结构。 图1 正极MPR图像 再通过软件对其尺寸测量,如图2所示,表明组成颗粒大小都约为20μm,再通过3D图像(图3)显示可以确认正极具有分层的结构。 图2 正极尺寸测量图像 图3 正极3D图像 |负极材料观察及分析| 同样通过扫描一块长宽约为2mm的正方形的负极材料,得到MPR(多平面重建)图像(图4),可以观察出负极材料具有鱼鳞片状结构。 图4 负极MPR图像 再通过软件对其尺寸测量,如图5所示,最大的石墨片长度约为100μm。图6所示是负极的CT图像3D显示效果。在该图中,石墨被涂成蓝色,以区别于黄色的铜箔。通过这种方式,可以通过3D显示效果来三维观察负极。 图5 负极尺寸测量图像 图6 负极3D图像 岛津微焦点X射线CT能够无损观察物品的内部结构。因此,可用于分析有缺陷的电池、比较合格和不合格的电池、比较充电或放电前后的电池状态、评估循环测试期间的电池内部结构的变化等。在此示例中,使用了inspeXio SMX-100CT微焦点X射线CT系统观察可充电锂离子电池中的电极,并进行颗粒尺寸测量,进而为工艺优化及质量控制提供科学可靠的指导。 撰稿人:黄军飞
  • 锂离子电池产业政策研究及检测标准分析
    p   随着锂离子电池应用领域的不断扩大,其安全问题现已经成为了各方关注的焦点。 /p p   本文简要汇总了我国锂电池工业产业最新发展趋势及世界主要发达国家对于锂电池工业产业的政策倾斜,提出了我国锂电池产业发展的建议 研究了锂离子电池安全性检测标准现状及存在的问题,提出了应对策略和建议。 /p p    strong 1 我国锂电池工业产业现状 /strong /p p   锂离子电池作为新能源产品具有显著的优势,世界各国开始将锂电池工业作为引领未来能源发展的支持产业之一。 /p p   目前, 中国已成为仅次于日本的锂离子电池生产大国。 据不完全统计,中国锂离子电池的产量已经占到全球的 70%,达到了 16 亿只,市场价值近 50 亿美元,其中 70%以上出口。 我国锂电池行业已经从传统的小型电子产品,逐步向电动自行车、电动汽车等领域拓展。 /p p   电动汽车的核心技术是动力电池。 从新能源汽车产业链上来看, 因有色金属资源具有极强的地域性,上游原材料企业将会非常集中 对核心技术的掌控,使中游电池厂商将成为行业发展最大的受益者 而整车厂商在这场行业盛宴中利润微薄。 目前,新能源汽车价格居高不下, 原因之一是动力电池组成本太高,如一辆造价 26 万元的丰田普锐斯,电池成本在 8 万元左右,占了整车成本的三分之一。 因此,国内电动汽车厂商纷纷加大投入, 用于新型锂电池材料、制作工艺、技术的开发研究,期待尽快研制出成本较低的动力锂电池组,以降低电动汽车整车成本,加快行业发展。 /p p   动力锂离子电池的主要材料有:正/负极材料、电解液和隔膜。 随着国家对该行业的重视和投入力度的加大, 越来越多新的公司加入到动力电池的研发和生产中来,未来市场格局将面临改变。 以电解液为例进行分析: 电解液是锂离子电池四大关键材料之一,号称锂电池的“血液”,是锂离子电池获得高电压、高比能等性能的保证。 电解液占锂离子电池成本的 12%左右,毛利率接近 40%。 锂离子电池对电解液要求比较高,但目前用量却很少。 比如一块手机电池只用 3 g, 比重很小,2 000 t 电解液可供生产 6 亿块手机电池。 /p p   目前全球锂电池电解液市场供求基本平衡,主要是靠现有锂电池市场。 但是,汽车动力电池对电解液的需求量较大, 一辆车需要 40 kg 左右。 预计到2012 年,新能源车的年产量将达到 100 万辆,按每辆新能源汽车电池电解液 40 kg 计算,100 万辆混合动力汽车将带动 4 万吨电解液的需求。 /p p   目前国内电池生产商电解液的配套已基本实现国产化,生产企业主要有国泰华荣化工、杉杉股份、珠海赛纬电子、天津金牛、汕头金光、广州天赐等 10余家,年生产能力都在千吨级以上,可满足我国目前的锂电池生产需要,并有部分出口。总体来看, 我国锂离子电池的生产尚处于起步时期。 由于国家对于锂离子电池工业的政策支持,我国不少电池厂以及一些有实力的企业集团均看到了中国锂离子电池的潜在市场, 正准备或已不惜投巨资生产理离子电池, 这些作法将会进一步促进我国锂离子电池工业产业的发展 & nbsp 。 /p p   strong  2 主要发达国家锂电池工业产业投资政策 /strong /p p    strong 2.1 /strong 美国美国锂电暂任主席、 美国布罗德普公司董事长瑞夫· 布罗德博士,在第四届华南锂电高层论坛发表的演讲中提到了最近美国政府提出的新经济刺激计划。 根据布罗德博士介绍,当前美国政府正前所未有地加大财政力度支持工业界发展。 在美国政府的财政资助计划中, 有 20 亿美金是用于电池工业的发展 其中约 12 亿美金,主要用在做锂电池和锂电池芯的发展方面。 瑞夫· 布罗德博士称,在这一整个工业界绝无仅有的资助行动当中, 锂电池行业被放在重点当中,是“重中之重”。 /p p   2009 年 8 月份,奥巴马总统签署了一项为 48 个电池有关的项目提供资金援助的计划, 这次援助计划的目的是为电动/混合动力汽车开发更有效的电池和电力驱动系统,援助的总金额达 24 亿美元,推出后将极大刺激中西部地区的发展。 奥巴马总统宣称美国政府需要的是“面向未来的汽车,以及用来驱动这种汽车的技术”。 /p p   虽然这一揽子援助计划主要面向的是汽车电池及电力驱动系统, 但面向消费领域的电池技术也能从中受益。 因为几乎所有的消费电子类产品如电动工具等都非常需要电力强劲、 能持续工作数日的电池来供电, 而现有的产品则只能提供几个小时的电力供应。 /p p   strong  2.2 /strong 德国2009 年年初, 德国政府拿出 5 亿欧元用于资助电动汽车的研发。 其中资助锂离子电池的研发费用为 5 900 万欧元。在 2007 年制定的“高科技战略”中,德国政府已将电动汽车的关键技术———锂离子电池作为攻坚项目。 /p p   为了完成这一项目,产业界五大巨头巴斯夫、博世、EVONIK、LiTec、 大众和科学界与应用界的 60 家单位结合,组建了锂离子电池“创新联盟”:企业界出资 3.6 亿欧元,联邦科研部资助 6 000 万欧元。据悉,以上还仅仅是联邦一级的研发投入。 为了抢占市场先机,各州政府也有一批资金的投入。 例如北威州的投入就达 6 000 万欧元。北威州之所以舍得投入,除了想成为“电动汽车的模范区域”之外,更重要的是想让 “北威州的轿车工业尽快生产世界领先的电动汽车”。 /p p    strong 2.3 /strong 日本日本经济产业省近日披露,日本力争在 2010 年将新型锂离子电池用于下一代电动汽车。 日本日立制作所宣称, 将投资 200 亿日元至 300 亿日元,到2015 年将目前面向混合动力车生产的锂电池产能提高约 70 倍。 据称,日立将通过加大投资和扩大其位于茨城县东海事业所的产能, 尽快实现大容量新型锂离子电池的量产, 产品将主要向美国通用汽车公司提供。 /p p   2009 年 5 月 15 日,丰田、日产汽车公司及松下电器公司等相关企业签署协议, 合力开发统一规格的新一代汽车锂电池,并计划在 2 年内实现量产。 东芝公司决定, 斥资 500 亿日元开发电动汽车用的锂离子电池, 这种高效动力电池将于两年内进入半商品化生产,计划在 2011 年之前将高性能锂离子电池增至适于不同特性的 3 个种类, 即除了目前的普通型之外, 还将分别开发支持混合动力车和电动汽车等高输出功率型以及高能源密度型的锂离子电池。普及电动汽车的一个关键问题是需要建立足够的电力补充设施。 为此,东京电力公司宣布,将带头参与有关的基础建设, 明年在首都 圈先建 200 多个充电站,3 年后增加将到 1 000 个以上。 日本各大汽车公司也积极响应、参与有关研究和工程,热切期盼“脱石油”时代能尽早来到日本。 目前,东京电力公司已经成功开发出了大型快速充电器, 每 10 min 完成充电,所能行驶的路程是 60 km,充电时间大大缩短,进一步加快了日本普及使用电动车的步伐。据日本汽车研究所预计,按照现在混合动力车的普及程度推算,到 2020 年,日本国内的混合动力车将达到约 360 万辆。 如果高性能锂离子电池得到普及,混合动力车有可能进一步达到 720 万辆的水平。 /p p    strong 2.4 对我国锂电池工业产业发展的建议 /strong /p p   1) 加强科研投入力度。 国家应该将高能量密度、 高效率新型锂离子电池的研发提升到国家级战略高度,制定和实施有关新型锂离子电池材料、生产工艺、制造技术的“973”等高层次课题专项,吸引广大锂离子电池科学家及相关企事业单位广泛参与。 /p p   2) 明确产业方向,理顺管理职能。国家应该将锂离子电池工业产业作为国家“十二五”期间重点支柱的基础产业之一,加大投入力度,同时,成立专门管理锂离子电池工业产业的行业协会组织, 统一管理和协调我国锂离子电池工业产业的发展。 /p p   3) 提高锂离子电池工业知识产权。 目前锂离子电池材料、 制作工艺等关键技术的知识产权均属国外所有,要想在锂离子电池工业产业中占据高地,必须研发创造属于我国知识产权的关键技术。 /p p   4) 加快锂离子电池标准化体系建设。 提高我国锂离子电池工业标准化水平, 使锂离子电池标准体系建设适应快速发展的锂离子电池工业, 积极应该国际社会技术性贸易壁垒 。3 锂电池安全性检测标准简介及问题分析 /p p   3 strong .1 锂电池安全性检测主要标准 /strong /p p strong /strong   锂离子电池由于存在燃烧、爆炸等安全性隐患,国际社会针对锂离子电池安全性制定了一系列的规章、制度以及国际标准、行业标准等。我国锂离子电池产品检验主要依据的相关标准主要有:联合国《关于危险货物运输建议书》第 38.3条款锂电 池 运 输 安 全 性 能 测 试 (UN 38.3) GB-T8897.1-2003 《原电池 第 1 部分 总则》 GB 8897.2-2005 《原电池 第 2 部分 外形尺寸和技术要求》 GB8897.4-2008 《原电池 第 4 部分 锂电池的安全要求》 GB/T 18287-2000 《蜂窝电话用锂离子电池总规范》 GB/T 19521.11-2005《锂电池组危险货物危险特性检验安全规范》 GB/Z 18333.1-2001 《电动道路车辆用锂离子蓄电池》 YD 1268.1-2003 《移动通信手持 机 锂 电 池 的 安 全 要 求 和 试 验 方 法 》 QC/T 743-2006 《电动汽车用锂离子蓄电池》 QB/T 2502-2000《锂离子蓄电池总规范》 SN/T 1414.3-2004 《进出口蓄电池安全检验方法 第 3 部分 锂离子蓄电池》 SJ/T11169-1998 《锂电池标准》。 /p p   现行的国际主要锂离子电池安全性检测标准主要有:IEC 62133:2002 《含碱性或其他非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组-便携式密封蓄电池和蓄电池组的安全性要求》 IEC 62281:2004《运输中锂原电池和电池组及 锂 蓄 电 池 和 电 池 组 的 安 全 》 UL 1642:2006《锂电池》 IEEE 1625:2004《便携式计算机用蓄电池标准》 IEEE 1725:2006 《蜂窝电话用蓄电池标准》。 /p p    strong 3.2 锂电池安全性检测标准分析 /strong /p p   目前, 国内外锂离子电池安全性检测标准基本都是符合性检测型标准,即标准规定短路、过充电、强制放电、振动、冲击、挤压、针刺、重物撞击、跌落、温度试验、低气压等电气、机械和环境方面的试验项目, 用以模拟电池在正常使用以及可预见的误用时的应用情况,确保产品在这些情况下的安全性。 这种标准形式具有判据清晰、操作性好的优点,只需针对成品电池进行试验室检测即可判定是否符合标准,缺点则是无法全面有效地保障产品的质量与安全性, 因为安全性作为产品性能的一个组成方面是在产品设计与制造过程中形成并确立的, 现行标准的考核对象与此存在偏差, 此外安全试验是破坏性检验,只能采用抽样检测的方式进行,这种方法本身也存在一定的风险概率。 /p p   对比国内外标准可见, 我国锂电池安全标准欠缺整体规划。 一方面国家与行业两级标准间,以及各类行业标准间缺乏协调,标准对象存在一定的交叉、重复,另一方面标准没有统一的指导思想,既 span style=" color: rgb(127, 127, 127) " /span 有单纯的安全标准,又有包括电性能、环境适用性能及安全性能等全部要求的总规范性质的标准。 相比较而言,国外标准在工作思路及相互间关系上则较为统一、协调,如 IEC 针对产品安全性单独制定标准,其他标准如产品总规范规定电性能等其他要求, 安全要求直接引用安全标准 IEEE 则针对不同用途分别制定包括安全要求在内的产品总规范。 /p p    strong 4 关于锂离子电池安全性检测标准工作的建议 /strong /p p   工业和信息化部已经成立了电子产品安全标准工作组,准备开展锂离子电池安全标准工作,并提出了制定便携式锂离子电池安全标准的工作目标 。 结合我国锂离子电池工业产业发展及安全标准现状,建议我国锂离子电池安全性检测标准制定工作注意以下几个方面: /p p    strong 1) 建立统一的锂离子电池安全性检测国家标准。 /strong 考虑到锂离子电池的生产、营销、使用等遍及国民经济各领域, 应以最高级别的国家标准的形式制定统一的锂离子电池安全性检测标准。 为保持安全标准的统一, 应将现行国家与行业标准的技术内容以包含或整合的方式加以替代 将来随着锂离子电池的发展,通过标准修订的方式更新其安全要求,不再另行制定其他安全标准。 /p p    strong 2) 统一的安全标准应该与锂离子电池的产品情况相适应。 /strong 目前锂离子电池大致划分为能量型和功率型两大类,两类产品在材料、设计结构等方面存在一定差异,在相同的安全前提下,其标准的试验方法乃至要求都可能不同。便携式电池属于能量型, 包括手机、 笔记本电脑、 数码相机和摄像机用锂离子电池等, 而电动工具、 电动自行车和电动汽车用锂离子电池可归为功率型, 建议分别制定能量型和功率型锂离子电池安全标准。制定锂离子电池安全标准时要掌握 “适度”原则, 即标准应寻求并建立产品安全与性能的最佳结合点,因为安全性越好往往意味着电性能越差。 /p p    strong 3) 锂离子电池安全性检测标准内容应涵盖产品设计及制造工艺,并建立相应的监管认证机制 /strong 。绝大多数锂离子电池的安全问题是由现行安全标准难于模拟的内部短路缺陷所引起的, 因此应将锂离子电池的设计和制造过程全面纳入质量控制体系方能有效避免产品内部短路的隐患。 新制定的安全性检测标准应将其内容拓展至产品上游的设计与生产环节。 建议国家质检部门在依据新的安全性标准开展锂离子电池强制安全认证工作时, 除最终产品安全性检测外,还应对包括产品设计与工艺评审、制造过程监督等内容进行认证, 并参照质量体系认证做法,建立定期复查与随机抽检的制度,如此将可确保标准内容最大限度地得以贯彻与实施。 /p p    span style=" color: rgb(127, 127, 127) " i 文章摘自 /i /span span style=" color: rgb(127, 127, 127) " i span style=" font-size: 16px " Chinese Battery Industry(电池工业),第16卷第3期2011年6月 /span /i /span i style=" font-size: 16px color: rgb(127, 127, 127) " (魏宇锋,张继东,费旭东,吴晓红,陈 相,上海出入境检验检疫局) /i /p
  • 锂电池检测专题网络研讨会
    锂离子电池由于具备较高的性价比,自诞生之日起便以极快的速度抢占其他二次电池的市场份额,但是随着其应用范围的逐渐扩大以及单个电池的体积能量密度越来越高,容量越来越大,锂电池的安全性也越来越被人们所关注。为保障最终产品的质量,必须从锂电池的每个生产环节进行把控。珀金埃尔默特邀请广州能源检测研究院主任工程师,广东锂电关键新材料产业技术创新联盟专家技术委员会委员邵丹博士,并联合TESCAN公司,举办“锂电池检测专题网络研讨会”日程安排:日期:2019年6月28日时间题目主讲人14:00-14:40动力电池关键材料检测现状 邵丹博士广州能源检测研究院主任工程师14:40-15:30珀金埃尔默锂电行业解决方案陈观宇珀金埃尔默资深应用工程师15:30-16:00TESCAN产品在电池领域表征中的应用张芳TESCAN资深应用工程师详情介绍:讲座题目一:动力电池关键材料检测现状内容简介:围绕动力电池产业背景、动力电池关键材料检测标准以及全方位的测试评价动力电池及其关键材料的新技术等进行报告主讲人简介:邵丹,博士,广州能源检测研究院主任工程师,广东锂电关键新材料产业技术创新联盟专家技术委员会委员,主要从事化学储能材料及产品的相关技术研发、以及先进检测技术引进。讲座题目二:珀金埃尔默锂电行业解决方案内容简介:1.锂电池正极材料主量元素分析方法介绍2.锂电池负极材料掺杂元素分析方法介绍3.锂电池电解液分析方法介绍4.ICP-MS在锂电行业的应用优势主讲人简介:陈观宇,珀金埃尔默原子光谱资深应用工程师,从事原子光谱技术多年,是ICP及ICPMS的资深应用专家,在锂电关键材料的成分分析应用领域有着丰富的实践经验。讲座题目三:TESCAN产品在电池领域表征中的应用内容简介:1. 扫描电镜微分析平台在电池正极材料微观表征中的应用 -- 形貌(SEM),微量元素分布(EDS、TOF-SIMS)、晶体结构(EBSD、Raman); 2. 扫描电镜微分析平台在电池负极材料微观表征中的应用 -- 形貌(SEM),微量元素分布(EDS、TOF-SIMS)、晶体结构(EBSD、Raman); 3. 扫描电镜微分析平台在电池隔膜表面结构表征的应用; 4. X射线显微镜在电池三维无损分析中的应用。 主讲人简介:张芳,TESCAN(中国)资深应用工程师,专注于电镜及电镜联用分析技术解决方案。即刻扫码占座吧!关于珀金埃尔默:珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案,助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长,我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球,我们拥有12500名专业技术人员,服务于150多个国家,时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭,改善人类生活质量。2018年,珀金埃尔默年营收达到约28亿美元,为标准普尔500指数中的一员,纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息,请访问www.perkinelmer.com.cn
  • 新能源动力电池检测技术中心正式运营
    记者4月6日从位于溧阳市别桥镇的新能源动力电池检测技术中心获悉,该中心日前已正式运营。该项目总投资5亿元,新建厂房3万平方米,提供新能源动力电池和储能电池的一站式检测、认证服务。该中心研发测试实验室设有电性能、机械、安全三大测试中心,全面覆盖了电芯、模组、电池包的测试需求。其中,40吨四综合振动试验系统为行业稀缺资源。
  • 氢能电池质子交换膜检测方案及仪器配置
    在新能源技术飞速发展的今天,氢能电池以其高效、清洁、可再生的特点,成为了未来能源领域的重要方向。质子交换膜(Proton Exchange Membrane, PEM)作为氢能燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)的核心部件,其性能直接决定了燃料电池的整体效率、稳定性和安全性。因此,制定科学合理的质子交换膜检测方案,并配置相应的精密仪器,对于保证氢能电池的质量至关重要。一、质子交换膜检测方案概述质子交换膜检测方案主要包括以下几个方面:气体透过率测试、力学强度测试、厚度均匀性测试以及电化学稳定性测试。这些测试项目旨在全面评估质子交换膜的综合性能,确保其满足燃料电池的使用要求。1. 气体透过率测试气体透过率是评价质子交换膜阻隔性能的关键指标。高气体透过率意味着膜的气体阻隔性能差,会导致氢气和氧气在膜内直接接触,降低电池的开路电压和效率。因此,气体透过率测试是质子交换膜检测的首要任务。测试方法:通常采用压差法进行测试,即将质子交换膜置于测试装置中,通过控制两侧的气体压力差,测量气体通过膜的速率。泉科瑞达WVTR-F1压差法气体渗透仪是这一测试的理想选择,它符合GB/T 20042.3-2022《质子交换膜燃料电池第3部分:质子交换膜测试方法》标准,能够精确测量质子交换膜在各种温度条件下的气体透过率、扩散系数、溶解系数和渗透系数。2. 力学强度测试质子交换膜的力学强度直接关系到其耐机械损伤的能力和燃料电池堆的使用寿命。因此,对质子交换膜进行拉伸强度、断裂拉伸应变、弹性模量和180°剥离强度等力学性能测试至关重要。测试仪器:推荐使用泉科瑞达ETT-01智能电子拉力试验机,该设备集成了拉伸、剥离、撕裂等多种测试功能,采用高精密力值传感器和闭环控制系统,能够准确测量质子交换膜的力学强度参数,满足GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第3部分:薄膜和薄片的试验条件》等相关标准。其自动化操作和数据分析功能,可大大提升测试效率和数据准确性,为科研人员提供可靠的力学强度评估依据。3. 厚度均匀性测试质子交换膜的厚度均匀性是影响其导电性能和耐久性的重要因素。不均匀的厚度分布可能导致电流分布不均,进而影响电池的整体性能。因此,采用高精度仪器对质子交换膜进行厚度均匀性测试显得尤为重要。测试仪器:推荐使用泉科瑞达CHY-02膜厚测量仪,该仪器采用接触式测量技术,能够实现对质子交换膜表面各点厚度的快速、准确测量,并生成详细的三维厚度分布图,直观展示膜的厚度均匀性状况。其高测量精度和重复性,确保了测试结果的可靠性和一致性。综上所述,通过科学合理的质子交换膜检测方案及精密仪器的配置,可以全面评估质子交换膜的综合性能,为氢能燃料电池的研发和生产提供有力支持。随着新能源技术的不断进步,我们期待在质子交换膜检测技术方面取得更多突破,推动氢能产业的快速发展。
  • 德国莱茵 TUV 在中国推出太阳能电池检测业务
    助力本地太阳能电池厂商,电池片检测无需远渡重洋   上海2012年5月7日电 /美通社亚洲/ -- 全球领先的第三方检验、检测及认证技术服务提供商德国莱茵 TUV 集团日前宣布在中国推出太阳能电池检测业务,这是迄今唯一在中国本土提供太阳能电池片标定检测的国际第三方检测机构。   德国莱茵 TUV 太阳能电池检测实验室   中国不仅是目前全球最大的太阳能组件生产商,同时也是世界最大的晶硅太阳能电池制造基地,内地及台湾的晶硅太阳能电池产量占据全球的60%。晶硅太阳能电池是太阳能组件的重要组成部分,其性能的优劣和使用寿命将直接影响组件的性能并最终影响太阳能电站的性能。而在太阳能电池的研发、生产过程中,精确测试电池片的各项参数就显得尤为重要,其参数特性也是光伏产品加工工艺调整和技术革新的重要依据。之前所有权威的电池片标定机构都在国外,内地及台湾的电池片生产厂家往往需要诉诸海外权威机构来寻求电池的标定检测,其服务周期长,且在运输过程中极易造成样品的损坏。为满足广大电池厂商的需求,更好地服务本地客户,德国莱茵 TUV 适时推出了面向电池片生产厂家和买家的电池片标定服务。   中国不仅是目前全球最大的太阳能组件生产商,同时也是世界最大的晶硅太阳能电池制造基地,内地及台湾的晶硅太阳能电池产量占据全球的60%。   德国莱茵 TUV 能提供电池片在标准测试条件下的电参数特性、电池片的光谱响应测试等服务。测试能力上配备国际领先的设备及经验丰富的外籍专家,测试精度在全球同类实验室中处于领先地位。实验室可以为客户度身定制测试方案,提供准确详尽的测试报告,为电池厂商在竞争中彰显优势,顺利挺进国际市场。   “让客户享受我们本地化的快捷服务与专业技术支持,节省生产链环节的时间及资金投入,缩短产品交付周期,保证太阳能产品的最终品质,最终使中国的太阳能电池厂商在国际市场立于不败之地,是我们在中国投资此项太阳能电池检测业务的初衷。”德国莱茵 TUV 太阳能及燃料电池技术大中华区总监唐妩丽说道。她继续强调:“莱茵的光伏专家正与当地的光伏行业一起克服技术上的挑战,全力支持光伏技术的进一步发展,我们坚信在不久的将来光伏仍将成为主要能源之一。”   作为世界领先的太阳能产业测试服务提供商,光伏仍是德国莱茵 TUV 集团的重要业务。公司早在1995年开始实验室规模的太阳能电池组件的技术测试。目前德国莱茵 TUV 集团在全球太阳能产业的专家网络有七个实验室、250位专家。作为太阳能电池组件的测试和认证的全球市场领导者,德国莱茵 TUV 集团经营测试实验室,分别位于班加罗尔(印度),庆(韩国),科隆(德国),上海(中国大陆)和台中(台湾),以及在 TUV 莱茵 PTL 的坦佩(美国),横滨(日本)。在世界各地,约500家光伏组件制造商是独立的测试服务供应商德国莱茵 TUV 集团的客户。   关于德国莱茵 TUV 大中华区   德国莱茵 TUV 集团作为国际知名的独立第三方检验、检测和认证机构,拥有140年的经验,在全球五大洲 61 个国家设有 500 家分支机构,全球员工数超过 16,000,能提供全球客户所需的专业服务支持。德国莱茵TUV大中华区员工约 3,000 人,服务范围包含工业及能源服务、电子电气产品测试、通讯测试、消费品测试、人体工学评估、交通服务、轨道系统安全、食品安全、管理体系等检验认证服务。德国莱茵 TUV 向来以严谨高质量的测试认证服务著称,并以公正独立的角度提供各项专业评估,为当地企业提供符合安全、质量以及环保的优质服务和解决方案。www.tuv.com
  • 蔡司《新能源汽车电池质量保证白皮书》:工业检测助推动力电池高质量发展
    新能源汽车行业竞争迈入新阶段,市场呈现多元化趋势,产品不断升级与创新。在此竞争环境下,动力电池企业成为关键角色,致力于提高电池性能、安全性和降低成本,以满足市场需求。加强质量管控成为动力电池企业提升竞争力和行业可持续发展的关键举措。近日,蔡司正式发布《新能源汽车电池质量保证白皮书》,该报告通过趋势解读、技术解析和未来挑战等方面,解析了动力电池企业如何运用质量控制手段来实现技术创新和降本增效,并从"更高性能、更高安全、更优成本"三个角度出发,阐述了工业检测在动力电池研发和生产中扮演的重要角色。白皮书首先从电芯入手,分析多种检测维度,如何通过探索电池材料和结构,提高电池性能,推动新能源汽车电池基础研究取得更大突破。一、对新型电芯的探索,永无止境动力电池产品的高安全性、高能量密度、高倍率性能、经久耐用和更低成本,是决定其是否能取得市场成功的关键因素。竞争打法的全面升级,意味着在"性能"、"安全性"、"成本"这三 个方面的全面升级。电池企业都想在这些关键因素上表现优异,这就需要超过同行的质量控制手段。首先就要在研发环节,充分了解和控制电池相关材料的特性,选择良好的材料。材料从根本上决定着电池性能。通过改进材料提高电池性能、优化电池老化机制、应用新型材料、改变电芯结构是电芯研发的主要方向。例如,材料体系方面,采用新型材料体系(高镍正极、硅基负极、锂金属负极、固态电解质等),提高单体能量密度;或者研制出磷酸锰铁锂,探索钠离子电池的商业化应用,降低成本;或者加快固态电池的研发进程,使电池性能更高,更耐久。电芯形状方面,方形电池,尤其是LFP短刀兼顾性能、集成与制造,成为主流企业的优选方案之一;大圆柱电池也是热门方向,特斯拉和宝马均已提出具体的实施规划。快充技术方面,多家主机厂开始导入800V高电压平台,并联合电池企业推出2C~4C快充方案。材料的改性、新型材料的研制、电芯结构的设计,往往多策并举,促成电池的升级和创新。诸如,从2020年到现在,由特斯拉开局,国内电池企业共同推进的大圆柱电池拥有极其独特的杀手锏:1. 由于采用钢壳的圆柱外壳以及定向泄压技术,电芯本身的束缚力比较均匀,有效抑制膨胀,为电池包的整体安全提供第一层的有力保障。这也使大圆柱电池在材料上的探索更加大胆,当下高比能路线下的主流用材,高镍三元正极材料、硅基负极材料在大圆柱电池上的使用更为广泛。2. 全极耳设计,电池直接从正极/负极上的集流体引出电流,成倍增大电流传导面积,缩短电流传导距离,从而大幅降低电池内阻,提高充放电峰值功率。对于更低成本的锰铁锂电池体系,宁德时代的M3P电池将在第三季度搭载于特斯拉国产Model 3改款车型。网络不断有消息指出M3P电池就是LFMP磷酸锰铁锂电池。宁德时代则在调研中表示,准确说来,M3P不是磷酸锰铁锂,还包含其他金属元素——该公司将其称为"磷酸盐体系的三元"。容百科技在8月10日的全球化战略发布会上指出,其LFMP率先实现了73产品(锰铁比)大批量供货,并以此为基推进LFMP与三元的复合产品M6P以及下一代工艺产品。他们认为,到2030年,广义的三元材料和磷酸盐仍旧占据主体,三元里面的高镍材料、磷酸盐里面锰铁锂以及钠电都会迎来非常高速的增长。另一方面,行业也需要支持更高倍率的动力电池。这就需要电池企业在加强电池热管理的同时,还要从电池材料(尤其是负极材料的选择和微观结构的设计)、电极设计、电池形状等出发,降低内阻、加强散热,提高电池的倍率性能。目前已有多个企业推出快充电池方案。欣旺达在今年上海车展着重推出其闪充电池,在核心材料上部署了专有技术,自主设计闪充硅材料技术、高安全中镍正极和新型硅基体系电解液技术等关键技术,支持电动汽车10分钟可从20%充至80%SOC,让充电像加油一样快。二、工欲善其事,必先利其器在电池企业为大众剖析"高性能"、"高安全"、"低成本"电池新品之时,"自研"、"微观"、"纳米级包覆"、"掺杂"、"原位固态化技术"等关键词频频闪现,为主流电池材料进行改性之外,加速LFMP、固态电池等新类型电池的应用。以近年火热的LMFP为例,该类型电池原存在导电性能、倍率性能以及循环性能较差等问题,但随着碳包覆、纳米化、离子掺杂等改性技术的进步,其电化学性能得以改善。甚至,目前企业正在研究将LFMP或NCM组合使用,兼具低成本、高安全性及高能量密度的优势。蔚来使用的150kW半固态电池,由卫蓝新能源提供,采用了原位固态化技术。该技术是通过注液保持良好的电解质与电极材料的原子级接触,之后将液体电解质部分或全部转换为固体电解质,这样的好处是能够做到原子尺度的结合,而不是宏观的把电极材料和固态电解质压在一起。凡此种种,不一而足,充分展现出电池基础研发人的耐心值和创造力,犹如炉火纯青的雕刻家,对微观结构有着清晰的掌握,将每一个微小的纹路都打磨得精雕细琢。正所谓"工欲善其事,必先利其器",更优秀的动力电池产品离不开更高效有力的检测工具。材料的微观结构表征是电芯研发的关键,目前多种材料表征方法被推出并得到广泛应用。在研发环节,工程师利用光学显微镜、X 射线显微镜、3D 检测来观察电极材料,检测电极缺陷并分析电池失效原理。还可观察材料的粒径尺寸、各种成分的配比及分布情况等,加深研发人员的认识和理解。这些都可以在提高研发效率的同时更好的改善电池性能,进而为材料、工艺的改进提供依据。三、电池材料的二维显微成像和表征光学显微镜利用光学原理对物体进行放大,最早成型于 17 世纪。光学显微镜的分辨率与可见光的波长(390~780nm)有关,其最大放大倍数可达 1000 多倍,实现微米级别分辨率,在生命科学、材料科学等领域被广泛应用。在动力电池研发中,光学显微镜可用来观察电极结构,检测电极缺陷并分析电池失效原理、观察锂枝晶的生长行为等,进而为材料、工艺的改进提供依据。不过,由于受制于可见光的波长,光学显微镜的放大倍数有限,无法实现对更微观结构的观测,而电子显微镜则很好的解决了这个问题。电子显微镜最早由英国物理学家卢卡斯于 1931 年发明,利用电子束代替光束,最大放大倍数可达 300 万倍,实现纳米级别分辨率。由于电子显微镜具备更高的分辨率,在电池研发中,搭配不同的探头,可以得到多维度的信息(成分、表征信息,粒度尺寸,配料占比等),实现对正负极材料、导电剂、粘结剂及隔膜等更微观结构的检测(观察材料的形貌、分布状态、粒径大小、存在的缺陷等)。常用的观察样品表面形貌的电子显微镜是扫描电子显微镜(SEM)。由于具备高分辨率,SEM 能清楚地反映和记录材料的表面形貌特征,因此成为表征材料形貌最为便捷的手段之一。配合氩离子抛光技术(又称 CP 截面抛光技术),SEM可以完成对样品内部结构微观特征的观察和分析。这也是目前最有效的制备锂电池材料极片解剖截面的制样方式。SEM还可以用来观测电池颗粒循环老化的情况。目前,经分析发现,颗粒碎裂表征成为学者改善正极材料性能的切入点。四、电池检测:从 2D 走向 3D传统的检测手段通常局限在 2D 平面,但 2D 图像会有局部偏差(比如,制备样品时刚好切到没有问题的部位),3D 图像可以更好的表征材料结构,使检测结果更为直观,有助于加深研发人员的认识和理解,提高研发效率的同时更好的改善电池性能。在不对电池进行拆解的情况下,通过 X 射线显微镜可以对电池内部特定区域进行高分辨率成像,实现样品的 3D 无损成像,分辨电极颗粒与孔隙、隔膜与空气等,可以大大简化流程,节省时间。高分辨率显微 CT 可以实现电池内部结构的三维可视化,解决因拆卸等原因造成的内部结构二次损伤等难题,清晰地展示出电池内部的真实情况。在此,X 射线显微镜技术得到应用。当前,CT 成像的精度进入亚微米阶段,可以对电池材料及孔隙进行分析检测。在 X 射线显微镜的基础上,蔡司推出了可以实现随时间(4D)变化的微观结构演化表征方法。利用空间分辨率可达 50nm、体素尺寸低至 16nm 的真正的纳米级三维 X 射线成像,可以获得更多信息,识别更微小的细节特征。目前,X 射线显微镜可达到最高 50nm 级别的分辨率,当需要研究更高分辨率的细节时,则需要用到新一代聚焦离子束(FIB)技术。FIB 利用高强度聚焦离子束(通常为镓离子)对材料进行纳米加工,配合扫描电镜(SEM),可同时实现对样品的加工和观察。目前,蔡司和赛默飞都推出了聚焦离子束显微镜。蔡司双束电镜 Crossbeam 系列结合了高分辨率场发射扫描电镜 (FESEM) 的出色成像和分析性能和 FIB 的优异加工能力,无论是用于多用户实验平台还是科研或工业实验室,利用 Crossbeam 系列模块化的平台设计理念,都可基于自身需求随时升级仪器系统(例如使用Laser+FIB 进行大规模材料加工)。在加工、成像或是实现三维重构分析时,Crossbeam 系列将大大提升 FIB 的应用效率。当需要分析各种成分的分布,需要模拟仿真,需要看到内部结构时,FIB 可以依托低电压成像,能扫描更多 3D 细节,可以做多种测试,令研发工作成效更高。五、电池的原位测试和多技术关联应用无论是光学显微镜,电子显微镜,还是 X 射线显微镜和工业 CT,不同的测试手段各具优势,适用于不同的场景。但一种检测手段常常无法完全表征材料属性。所以,行业将不同的测试设备协同应用,实现多手段的关联,则可以在测试中得到多维度的信息,使结果更为直观。早期,多手段关联的出发点,是以不同分辨率来观察被测对象的需求。例如,CT和X 射线显微镜可以无损探测,但分辨率相对较低,因此,初看材料时,就可以利用二者先观看形貌特征。扫描电镜具有更高分辨率,例如蔡司以扫描电镜为基础,推出 FIB-SEM 产品,可以实现高分辨率(3nm)的 3D 成像。如此,利用 CT→X 射线显微镜→ FIB-SEM,选定区域并逐级放大,就可以得到更为全面和精确的信息,同时可以实现快速定位,使检测更为高效。电子显微镜上设有多个拓展口,来添加不同的探头。但在电池研发中,配备的 SE、BSE 和 EDX 探测器,不足以完全表征材料的属性。尤其在样品尺寸大的情况下,不容易聚焦到同一特定颗粒。拉曼探头则可以帮助分析分子结构与组成,界面结构等。但一般情况下,拉曼电子显微镜是独立分开的。因此,如果能对同一被测对象使用BSE、EDS 和拉曼,拍摄三重图像的重叠信息,就能实现原位多角度分析。显微镜厂商在做如上努力。如德国 WITec、捷克 Tescan、蔡司等推出了 RISE 系统,可以实现拉曼成像与 SEM 等技术的联合应用,通过电池表面形貌(SEM)、元素分布(EDS)与电极材料分子组成信息(Raman 图谱)结合,实现材料的原位多角度分析,了解电池状态以及不同位置材料的形貌、元素和分子组成,进而评价电池性能。材料测试通常伴随制样过程,由于 FIB-SEM 需要对同一个样品进行多次制样测试来构建 3D 图像,采用常规制样方法需要消耗很长时间。为解决这个问题,蔡司提出了一组非常巧妙的联合方案。首先,可以用 Versa 大视野范围、无损情况下得到 3D 成像,发现可疑位置。然后,为了对可疑位置进行更深入的分析,需要剖切到指定位置。使用 Fs-laser 飞秒激光可以实现样品高速率切割(107μm3/sec),进行快速粗制样,迅速完成样品深处的分析,同时不影响 FIB-SEM的高性能和高分辨率。最后,再用 FIB 精细抛光,并拍照分析。通过 Versa、FIB-SEM 和 Fs-laser 的联合应用,实现对检测对象的快速定位和制样,使检测更为简单快捷,帮助研发人员提高工作效率。
  • 热像仪应用 —制造业 铅酸电池桥接检测
    铅 酸 电 池 桥 接 检 测铅酸电池内部由数个至数十个单格组合而成,连接部位即桥接可能因安装质量 问题造成过热,严重影响产品质量,甚至于在电池产生氢气没有及时通风条件 下还会有爆炸隐患。本文介绍使用红外热像仪对铅酸电池充电时桥接部位的质 量检测的应用,保证铅酸电池的产品质量。 铅酸电池桥接处发热(本文得到蔡黎平和朱文浩的大力协助) 什么是铅酸电池的桥接?铅酸电池一般由数个或数十个单格组合而成,每个单格由若干正极板与负极板间隔重叠,正负极板间用玻璃纤维隔板隔离 ;数片正极板用铅合金焊接在一起组成正极群,数片负极板用铅合金焊接在一起组成负极群,正负极群装于铅酸电池槽内 组成单体铅酸蓄电池;单体铅酸蓄电池之间用链接条从单格之间的铅酸蓄电池槽隔板顶端以串联形式连在一起,这种链接 条即为桥接。桥接过热会造成哪些后果? 桥接过热可能受到两方面的因素影响:一是桥接线过短,二是安装时插入过深;过热会严重影响铅酸电池的产品质量,导 致充电不良,造成退货、换货增加;甚至在电池产生氢气没有及时通风条件下还会有爆炸隐患。 桥接部位可否被直接检测到? 桥接部位在铅酸电池内部,被外壳和盖板遮挡,无法直接检测,故通常用检测外壳的温度来发现桥接问题。 铅酸电池各单体充电 硫酸加注完成 在原先的铅酸电池质量检测中使用什么仪器?一般没有使用仪器,少部分使用红外测温仪。使用红外测温仪进行检测有什么缺点? 红外测温仪无法对整个铅酸电池表面进行温度检测,在对于大量铅酸电池的生产线检测时,容易造成漏检。 因硫酸的腐蚀性,红外测温仪至少需要在1米外进行检测,所以显示的温度是至少大于5厘米的圆的平均温度,但铅酸电 池表面的最高温度区域范围比5厘米小,这样就无法进行准确检测,同样会造成漏检。 如何使用红外热像仪检测铅酸电池? 热像仪在铅酸电池生产时可以检测外壳的发热情况,当外壳最高温度在60℃以上,说明内部的桥接处有严重过热,这时 铅酸电池可能会因为内部高温产生充电或放电故障,甚至引发爆炸事故。 铅酸电池外壳最高温度57.7℃,已接近温度报警限制使用红外热像仪检测铅酸电池桥接不良的注意事项 1 现场电池数量较多,注意不同距离的电池需要分别准确调焦; 2 铅酸电池表面有腐蚀性,检测时注意安全。 行业应用 各大、中型铅酸电池生产厂商。
  • 锂电行业都在关注丨电池材料清洁度检测新方案
    CATL 作为领先的锂离子电池研发制造公司,在清洁度管控方面的研发投入、经验积累都处于行业领先地位。如今,CATL 已采用新一代基于扫描电镜 + 能谱的全自动解决方案,帮助其清洁度控制。01 为什么要做电池材料的杂质分析?既然大家都在做锂电池杂质分析,那这小小的杂质,到底怎么不好了呢? 其实,锂离子电池的性能与正负极材料的质量息息相关。当在正极材料中存在铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)、银(Ag)等金属杂质时,这些金属会先在正极氧化再到负极还原,当负极处的金属单质累积到一定程度,其沉积金属坚硬的棱角就会刺穿隔膜,造成电池自放电。当然,负极材料中的杂质元素同样严重影响电池的电化学性能,有可能刺穿隔膜,造成安全隐患。这小小杂质可不得了。 图片来源于网络 所以,在锂电池行业,对于正负极材料的杂质,大家都在想尽办法去把控。 02 现在大多数还在使用等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定,这种测试方法需要将磁选出的杂质颗粒溶解到酸液中,并给出各个成分的含量均值。 这种方法测出来的元素含量的准确性很高,但也存在 2 个主要问题:无法定量锂电杂质颗粒的形态和数量无法区分锂电杂质颗粒的种类(如铁类、铜类) 03 我们先来看一下这个新方案,能帮我们解决哪些烦恼~ 每个杂质颗粒的形貌,尺寸,成分,以及分类都能看! 自动识别并采集所有杂质颗粒的形貌及成分信息。清晰的表面形貌有助于分析杂质的产生机理(如摩擦磨损等),成分信息有助于分析杂质产生的来源。 每个杂质颗粒的形貌,尺寸,成分,和分类信息都能呈现 不同种类的杂质颗粒的数量及成分信息都能看! 杂质的分析结果严格按照 VDA19 要求的格式呈现,颗粒分类统计结果更有助于评估锂电池生产的清洁度情况,方便不同批次样品的对比,以及生产工艺调整的验证。 能检测到的所有杂质颗粒的数量和成分信息, 一目了然 各种杂质颗粒的分布情况都能看! 将杂质颗粒的分类统计结果更直观的体现在直方图中,结果一目了然。 各种杂质颗粒的分布情况(按体积分布) 04 检测原理:以扫描电镜 + 能谱仪为硬件基础,通过背散射成像的明暗衬度识别颗粒,进而对颗粒进行能谱成分分析,根据颗粒形貌和成分信息对其智能分类,并且可以一键生成检测结果的报告。 Particle X 杂质自动分析系统的工作原理 一键生成检测报告时,可以选择您感兴趣的信息,也可以选择不同的报告存储格式。不管是用于汇报或存档(PDF 格式)还是调用数据(Excel 格式),都非常方便。 一键生成检测报告(PDF 和 Excel 格式均可) 让我们看一下大家最关注的几种杂质颗粒的检测结果(截取自检测报告)~ 以下是系统自动筛选出的杂质颗粒的部分结果,可以直观地看出杂质的形态,成分,种类等信息。 当然,Particle X 系统除了可以智能分析电池清洁度外,还可以用来分析钢铁夹杂物,汽车清洁度等。 ParticleX 参数 图像分辨率:优于 8nm放大倍数:250,000x灯丝材料:1,500 小时 CeB6 灯丝抽真空时间:小于 30 秒探测器:背散射电子探测器(选配二次电子探测器)样品室尺寸:100mm x 100mm应用场景:电池清洁度检测,钢铁夹杂物检测,汽车清洁度检测
  • 电弛观察:电池气体内压测试与固态电池安全技术
    传统锂电池内的气体释放通常是由高度电解的阴极分解和SEI的形成和分解引起,对电池安全构成极大威胁,会导致电池膨胀、变形、热失控等安全危害。由于固态电池采用固态电解质取代了传统的液态电解质,在消除传统锂电池的安全焦虑方面,人们对固体电池有很高的期望。 那么是不是固态锂电池就不会有内部产气和压力升高的顾虑了呢? 德国卡尔斯鲁厄理工学院的Timo Bartsch等人研究了一种基于β-Li3PS4固体电解质和富镍层状氧化物阴极的典型全固态电池的产气行为。研究显示,在45°C时,Li/Li+在4.5 V以上电位时检测到明显的氧气和二氧化碳产气。 中科院物理所聂凯会等人对PEO基固态电池体系,结合实验和计算系统地研究了其在高电压状态下的产气行为,发现了尽管PEO基聚合物电解质的电化学窗口只有3.8V,但是单纯PEO电解质直到负载电压达到4.5V时才开始出现明显的产气分解的行为。 以上研究说明固态电池同样存在电池内部产气并产生内部压力的问题, 因此对固态电池的产气行为和内压研究同样重要。 电弛的解决方案2023年,武汉电弛新能源有限公司研发团队经过技术攻关,成功推出了DC IPT原位气体内压测定仪,为锂电池测试提供了全新的解决方案。该产品方案得到了行业内先进企业的认可,其具有以下优点: (1)直接穿刺,精准测量大道至简,摒弃“间接法”测量方式,采用类似于外科穿刺方式,直接对锂电池内部气体及压力进行取样和测量。通过锂电池穿刺取样这种直接测量方法,可以快速获取真实、准确的数据,从而极大地提升检测质量效率。这种直接测量方法的实现原理是,利用专门设计的密封穿刺装置在电池表面制造一个局部密封的小孔,然后将电池内部气体导出到测量探头,直接测量电池内部的压力或进行进一步的气体成分分析。这种测量方式不仅可以避免系统漏气而产生的误差,还可以实现对不同类型锂电池(如软包电池、方形电池、圆柱电池等)的快速取样。 (2)气体采样,兼容并包“间接法”测量的另一大弊端在于其兼容性。由于这种方法只能针对特定类型的锂电池进行测量,这无疑增加了测试成本和时间。为了解决这一问题,我们开发了一种全新的锂电池气体采样接口,该接口具有广泛的兼容性,可以同时测量不同类型的锂电池,包括软包电池、方形电池和圆柱电池等。这一创新性接口的设计与开发基于我们对电池内部气压监测的深入理解和多年的专业经验。通过这种新型气体采样接口,我们可以快速、准确地获取各种类型锂电池的气体内压数据,从而更好地评估其安全性能。这种兼容并包的测量方式不仅提高了测试效率,也降低了测试成本和风险。① 兼容性强:DC IPT创新性地引入了“锂电池气体采样接口(GSP)”这一技术,类似于广泛使用的Type-C接口,实现了不同品牌和类型电池测试的兼容性和互换性。DC IPT锂电池气体采样接口(GSP)打破了传统测量方法的局限性和弊端,可同时进行软包电池、方形电池、圆柱电池的测试,无需因不同类型的电池更换不同的测量设备或方法。② 高效便捷:用户无需在不同的测量设备之间切换或等待适配,提高了测试效率,降低了时间和人力成本。③ 数据准确:采用先进的测量技术和算法分析,确保数据的准确性和可靠性。④ 高重复性:由于采用了标准化的接口设计和测量流程,保证了测量结果的可重复性和一致性,有利于结果的比较和分析。 (3)网络接口,云端数据数据也是生产力,高效率的信息传递可以提升企业测试效率,对每块电池的质量状态做出快速预判。为了满足这一需求,DC IPT预设网络接口,实现了数据联云上网,以及与其他测试设备或系统进行数据交互和共享。这使得企业可以构建一个完整的电池测试和管理系统,实现对电池测试数据的全面管理和分析。用户可以跨平台(PC 、手机、Pad等)访问每块电池的气体内压测试数据,掌握质量情况。 (4)多通道定制,高通量测试在电池测试中,通道数量是衡量设备测试能力的重要指标之一。单台设备的通道数量越高,可承载的测试容量就越大,高通道带来的经济优势,不言而喻。DC IPT标准款为8通道设计,可以大大提高测试效率,降低测试时间和成本。也可以根据客户需求,定制设计更多通道提高测试通量,使得设备可以适应多种测试场景和需求,具有更强的灵活性和可扩展性。无论是大型企业还是研究机构,都可以根据自身的测试需求和规模,选择适合的通道数量和配置。此外,DC IPT的多通道设计还具有优秀的稳定性和可靠性。每个通道都采用了独立的测量电路,确保了测试的准确性和一致性。 参考文献Increasing Poly(ethylene oxide) Stability to 4.5V by Surface Coating of the Cathode. DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02739Gas Evolution in All-Solid-State Battery Cells. DOI: 10.1021/acsenergylett.8b01457
  • 德州仪器推出新的电芯监测器和电池包监测器
    近日,德州仪器推出全新的汽车电芯监测器和电池包监测器。这些监测器提供更高精度的测量功能,可更大程度地增加电动汽车 (EV) 行驶时间并实现更安全的运行。   随着电动汽车越来越受到欢迎,先进的电池管理系统 (BMS) 有助于克服阻止电动汽车广泛普及的关键障碍。TI 重点关注克服复杂的系统设计挑战,并为此提供了品类丰富且先进的 BMS器件系列,助力汽车制造商打造更安全、更可靠的驾驶体验并提高电动汽车普及率。   BQ79718-Q1 电芯监测器和 BQ79731-Q1电池包监测器是 TI 丰富的BMS系列中的全新产品。BQ79731-Q1和BQ79718-Q1在测量电池电压、电流和温度方面提供了出色的准确度和精度,可有效确定车辆的真实续航里程、延长电池包的整体寿命并提高其安全性。   "汽车制造商的目标是尽可能延长电动汽车的续航里程,而准确的荷电状态估算对于实现这一目标至关重要。"TI BMS 总经理 Sam Wong 表示:"我们的全新器件大幅提升了电压和电流的测量精度,可让汽车制造商对准确预估电动汽车的真实续航里程充满信心。"   TI 将在 CES 2023 展示其 BMS 技术,包括全新的 BQ79718-Q1 电芯监测器和 BQ79731-Q1电池包监测器。   凭借出色的测量精度,有效延长续航里程   随着消费者们转向购买电动汽车,电池电压的测量准确度和精度对消费者的驾驶体验至关重要。即使细微的温度变化也能对电动汽车的续航里程产生重大影响;特别是寒冷的天气,对电池电压范围影响的幅度可高达 40%。这些变化会为电池电压和预期的电动汽车续航里程造成相当大的不确定性。   借助 BQ79718-Q1电芯监测器,汽车制造商可以进行高性能的电池电压测量(精度可达 1mV),从而更大限度地延长电动汽车的真实续航里程;借助 BQ79731-Q1电池包监测器,电池包电流测量的精度可达 0.05%。这些创新可在单节电池和电池包中准确测量电池荷电状态和运行状况,有效地反映真实的剩余里程并提升对电动汽车电池寿命的信心。   通过电池包电压和电流同步,提升对荷电状态的估算   此外,出色的电压和电流同步功能 (64µs) 可提供电池运行状况的实时快照,实现对电池包电源的瞬时监测。这一级别的同步可支持电化学阻抗跟踪分析,让您深入了解电池内核温度、电池老化和电池荷电状态。阅读技术文章"如何为高级 EV 电池管理系统设计智能电池接线盒"了解更多。   借助丰富的BMS系列产品,实现更高的安全性和性能   BQ79718-Q1 电芯监测器与之前市面上的任何电芯监测器相比,可提供符合汽车安全完整性等级 (ASIL) 要求的更出色的测量精度(主要路径、冗余路径和残余误差查找),方便汽车制造商对车辆电池包进行充电和放电。   BQ79718-Q1 电芯监测器和 BQ79731-Q1 电池包监测器均属于 TI 的高精度电池监控器和均衡器产品系列。此外,该系列还包括 BQ79600-Q1 SPI/UART 通信桥接器件,可使用单独的通信协议实现快速稳定的菊花链通信。   新品进一步丰富了TI 的BMS 系列产品。TI 的BMS 系列产品还包括用于无线 BMS 的 CC2662R-Q1 无线微控制器 (MCU)、TPSI3050-Q1 隔离式开关驱动器和 TPSI2140-Q1 隔离式开关器件。TI 还提供 BMS 设计套件,其中包括参考板、仿真器和汽车开放系统架构复杂器件驱动器。   TI 始终致力于推动汽车电气化发展,帮助汽车制造商优化车辆性能、加快开发速度,并创建更安全、更可靠且性价比更高的电动汽车。
  • 相关检测技术和设备成为开启电池回收百亿市场的关键
    p   在新能源汽车产业繁荣发展的同时,动力电池回收利用问题也已成为业内关注的焦点。无论是从环境保护还是资源最大化利用角度而言,动力电池回收利用都已是箭在弦上,而动力电池回收利用也在逐渐彰显其利用价值。国内机构预测,废旧电池所创造的回收市场规模在2018年将超过52.87亿元,2020年将超过100亿元。 /p p   动力电池规模化退役时限渐行渐近。按照新能源汽车的使用周期和我国新能源汽车的市场化进程,今年将是新能源汽车动力电池大规模报废回收布局窗口。 /p p   近年来,我国新能源汽车产业发展一直在稳步提升。据统计,2017年我国新能源汽车销量达77.7万辆,截至当年累计保有量约180万辆。而逐渐扩大的新能源汽车体系背后,动力电池报废回收再利用等方面的需求也随之加大。估算显示,动力电池“退役潮”今年将开始爆发,如按70%实施梯次利用计算,2020年将有约6万吨废旧电池等待处理。目前国内的动力电池主要是锂离子电池,其成分中的正极材料有可能造成重金属污染。 /p p   在此背景下,我国有关动力蓄电池回收利用的政策不断出台。七部门印发《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,强调落实生产者责任延伸制度,要求汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任。随即,工信部公布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》明确,对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集。业内预测,随着相关技术的不断突破,政策发布速度将加快,预计相关标准也将在2018年发布。 /p p   一边是蜂拥而至的批量报废,一边是尚处起步的新兴领域,动力电池回收将历经怎样的考验?由于体积大、成分复杂,动力电池回收再利用面临诸多限制和较高技术门槛。诚如电池类型、电池容量和电压平台均存在不小的差异,这是动力电池梯次利用面临的第一道坎,因此如何科学评估退役电池也成为决定电池“去哪儿”的第一关。同时我国没有出台动力电池的统一标准,要大范围集中利用还有困难。 /p p   除了技术难题外,在多位业内人士看来,动力电池回收问题的焦点在于谁来收、怎么收及采用何种模式回收均不确定。当前倡导退役动力电池先梯次利用再报废回收的原则,并且要求整车企业作为动力电池回收主体,承担动力电池回收责任。而在回收模式上,因“退役潮”暂未大规模到来,不少企业面临盈利难题,短期内仍难实现规模效应。 /p p   尽管起步艰难,前景却被业内普遍看好。甚至有机构预测,动力电池回收市场将形成百亿元新“风口”。这也是目前除了车企、电池企业、原材料回收企业,资本也大举进军该领域的原因,他们也在谋求这一领域的新机遇。迄今,新能源汽车动力电池的梯次利用和回收利用有望根据适用场景依次展开,新能源汽车产业链企业已经积极布局电池回收利用领域。 /p p   其中,部分车企选择以合作的形式,联手其他公司共同推进国内动力电池回收再利用等相关事项。长安、比亚迪、银隆新能源等16家整车及电池企业与动力电池回收利用大户中国铁塔公司达成合作,解决退役动力电池回收再利用等问题。除了整车企业,电池生产企业也对此进行了积极探索,宁德时代、中航锂电、比克电池、国轩高科等企业都建立了电池回收网络,开始布局动力电池回收业务。 /p p   span style=" color: rgb(0, 176, 240) "  截至目前,仅有少数车企开展了相关布局。相对于即将进入市场的报废动力电池总量来说,仍然是“杯水车薪”,总体而言,回收主体还处于缺位状态。因而,不论是市场规模还是处理技术都需要时间来完善。但业界一种普遍的观点是,控制退役电池的品质和安全是梯次利用技术的难点,必须研发相关检测技术和设备,才能准确判断退役电池能否进入梯次利用市场,并确定应用场景。 /span /p p br/ /p
  • 2024固态电池元年,安全是关键,电弛电芯原位产气如何解
    2024年,被誉为固态电池元年。随着新能源汽车市场的持续扩大,固态电池作为一种具有高能量密度、长寿命、高安全性的新型电池,逐渐成为未来新能源汽车的主流动力电池。然而,在固态电池的研发和产业化过程中,安全性问题始终是关键因素之一。电芯原位产气作为固态电池安全性问题的重要表现,亟待解决。 固态电池安全性问题1、高温性能固态电池在高温环境下容易出现性能衰退,甚至热失控。高温会导致固态电解质和电极材料发生分解、氧化等化学反应,释放出气体,从而产生内部压力。当压力超过电池壳体的承受能力时,电池可能会发生爆炸。()2、过充与过放过充和过放是固态电池安全性的重要隐患。在过充过程中,电池内部会产生大量的气体,导致电池内部压力升高。而过放会导致电池内部产生锂枝晶,容易引发内部短路,进一步加剧电池的热失控风险。3、内部短路固态电池在制造和使用过程中,可能会出现内部短路现象。内部短路会导致电池局部热量积累,进而引发热失控。此外,内部短路还可能引起电池内部的气体产生和压力升高,增加电池爆炸的风险。 电芯原位产气的原因及解决方法原位产气的原因电芯原位产气是指在电池充放电过程中,由于电极材料、电解质或其它电池组件的化学反应,导致电池内部产生气体的现象。原位产气会降低电池的性能,增加电池内部压力,甚至引发热失控。固态电池中原位产气的主要原因包括:(1)电极材料的热分解:在充放电过程中,电极材料可能会发生分解反应,产生气体。(2)电解质的热分解:固态电解质在高温或高电压环境下,容易发生分解反应,产生气体。(3)电池组件的化学反应:电池内部的其他组件,如隔膜、粘结剂等,也可能会发生化学反应,产生气体。 (锂电池的内部产气原因) 解决方法为了解决电芯原位产气问题,可以从以下几个方面进行优化和改进:(1)优化电极材料:选择稳定性好、耐高温的电极材料,减少电极材料的分解反应。同时,对电极材料进行表面修饰,提高其结构稳定性。(2)改善电解质:选用具有高离子导率、低界面阻抗的固态电解质,提高电池在高温或高电压环境下的稳定性。此外,可以开发新型固态电解质,如聚合物、硫化物等,以提高电解质的化学稳定性。(3)优化电池结构:设计合理的电池结构,如采用柔性电极、三维导电网络等,以降低电池内部的应力集中,减少内部短路的风险。(4)严格制造工艺:在电池制造过程中,严格控制工艺参数,如温度、湿度等,以降低电池内部产生气体的可能性。 2024年是固态电池元年,安全性问题成为关键因素。电芯原位产气作为固态电池安全性问题的重要表现,亟待解决。通过优化电极材料、改善电解质、优化电池结构和严格制造工艺等方法,可以有效降低电芯原位产气的风险。然而,固态电池安全性问题的解决仍需要持续的技术创新和产业化推进。未来,我国应继续加大研发投入,推动固态电池技术走向成熟,为新能源汽车产业的可持续发展提供有力支撑。 电弛GPT-1000S 解决方案 电弛DC GPT-1000S 解决方案,通过特殊设计的GSP采气装置,可从软包电池、方壳电池、圆柱电池直接将电池产气已入到产气体积测量装置。该产气体积测量装置采用超微量气体流量测量技术,可原位、实时、在线、连续地监测电池的产气行为,包括产气量和产气速率等参数。其原理是为由于气体进入特定的介质中,介质分子与气体分子之间的相互作用破坏了介质表面的力平衡,使介质表面张力减少,从而在介质中形成微小气泡。由于该介质具有惰性与电池内产生的气体不发生反应,其形成的气泡可等同于电池产气体积。然后通过光学,超声波,电磁等传感器测量气泡,即可得到产气量。相较于传统的Jeff Dahn法(基于阿基米德浮力原理)、理想气体状态方程计算法等方法,本设备可直接测量微量产气的体积数据(μL),无需数据转换或换算,数据直接、结果精准、重复性高。且测量后的气体尾气可直接进行收集或直接串联GC、GC-MS、DEMS等多种气体成分分析设备,实现产气体积测量和成分分析联动测试,为材料研发和锂电池电芯产气机理的分析研究提供了真实可靠的数据支持。 (计量认证与方法验证) (定制集成化系统多因子耦合测量方案)
  • TüV投资数百万元建深圳首个电池检测认证中心
    昨日,深圳首个电池检测认证中心在深圳科技园建成,这个由权威认证机构德国莱茵TüV集团投资数百万元建成的电池检测认证中心,将为国内电池生产厂商提供本地化、一站式服务,协助印上安全标记的电池更为顺利地打入国际市场。   据莱茵TüV集团南中国区执行董事温豪格介绍,该电池检测认证中心配备了领先的检测设备和仪器,可以为原电池、动力电池、锂电池等产品提供检测认证服务,能根据欧盟等主要发达国家与地区相关标准进行检测,以保证产品满足电池测试各项要求,如安全要求、性能要求、存储要求、运输要求等等。   该检测中心还是国内第一家也是唯一一家可以进行轻型电动车锂电池安全测试的实验室,同时也是国内唯一一家可以根据IEC安全标准,针对便携式锂电池出具标准化CB报告的实验室。
  • 厦门新能源电池检测领域迎来突破:2亿投资打造尖端实验室
    厦门市发展和改革委员会新近正式批准厦门市质检院建设高比能新能源电池重点实验室台车碰撞试验场地项目,将投入总投资约为21022万元人民币打造该尖端实验室。据介绍,该项目依托厦门市质检院集美检测基地的技术实力,计划在集美检测基地新建包括台车碰撞检测试验平台实验室大楼、电池安全性能实验室大楼以及电机性能实验室大楼等设施。这些设施的建设,将为动力电池检测提供更为全面和精准的服务。台车碰撞测试在动力电池安全性评估中扮演着至关重要的角色。该测试通过模拟实际交通事故中的碰撞情景,对电池在极端条件下的安全性能进行全面检验。这项测试不仅能够评估电池在碰撞时的物理损伤,还能检测电池在受到冲击后的电气性能和热稳定性,确保其在各种复杂情况下的安全可靠。通过台车碰撞测试,可以全面验证电池系统的设计合理性和结构强度,以及电池管理系统在极端情况下的保护效果。厦门市质检院在新能源电池领域的检测能力已全面覆盖动力电池、储能电池和消费电池三大应用,达到国内领先水平。其试验设备先进,能精确模拟各种环境和极端条件,确保检测结果可靠、准确且可重复。实验室环境设施严格遵循国际标准,提供稳定的专业测试环境。在体系管理上,厦门市质检院建立了完善的质量管理体系,涵盖从样品接收到结果发布的每个环节,实现检测过程的规范化和标准化。检测工程师精通各类检测标准,依据最新的国际、国家和行业标准进行检测,保证结果的准确性。厦门市质检院相关人士表示,未来将借助高比能新能源电池重点实验室的台车碰撞平台,全面整合动力电池检测链条,提升检测能力和技术水平,巩固其在新能源领域的领先地位,为行业发展提供坚实的技术支持。
  • 锂电池新国标出台,原位产气量测试助力电池安全研发
    日前,为了进一步提高电动自行车锂电池质量安全谁,工业和信息部组织起草了《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》(GB 43854—2024)。从此,电动自行车的锂电池有了强制性国标。在我国城市街头,电动自行车社会保有量超过3.5亿辆,是千家万户的重要出行工具,超过20%的电动自行车配备了锂电池。锂电池在我们的生活中无处不在,带来了前所未有的便利,也隐藏着一些鲜为人知的威胁——那就是锂电池的产气行为。锂离子电池在正常使用过程中,由于电解液的氧化还原反应、正负极材料分解以及SEI膜分解等多种因素,可能会产生一定量的气体。这些气体在电池内部积聚,虽然初期可能不会对电池性能产生显著影响,但随着时间的推移,它们却可能成为潜在的“定时炸弹”。因此,为避免锂电池产气带来的潜在危害,我们需要深入研究产气行为规律,积极探索电池安全技术,并致力于开发更高品质的锂电池产品。(锂电池的产气成分研究)1、电池产气导致电池内部压力升高当压力超过电池外壳的承受极限时,电池可能会发生膨胀、泄漏甚至爆炸。这样的后果不仅可能损坏设备,更可能对用户造成人身伤害。(手机锂电池膨胀形变)2、电池产气影响电池性能和寿命由于产气行为的存在,电池内部有效空间被压缩,导致锂离子传递速度减慢。这不仅会降低电池的放电速率和能量密度,还会增加电池阻抗,电池更容易发热。日积月累,电池性能会加速衰减,寿命大大缩短。3、电池产气对环境造成污染虽然这些气体在正常情况下不会大量释放到环境中,但在电池损坏或回收处理不当的情况下,可能会泄漏到大气或水体中,对生态环境造成不良影响。面对这些潜在威胁,如何减少锂电池产气风险?1、源头上控制气体产生电池制造商通过不断优化生产工艺和材料配方,减少电解液和正负极材料中可能产生气体的杂质和残留物。同时,加强电池外壳的密封性和耐压能力也是必不可少的措施。2、注重电池保养和维护避免过充、过放和高温环境等恶劣条件对电池造成损害。此外,定期检查和更换老化的电池也是保障安全的重要手段。3、加强电池回收和处理建立健全的电池回收体系和处理机制可以最大限度地减少废旧电池对环境的影响和潜在危害。避免危机电池流入市场,引发安全事故。(锂电池热失控)《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》规定了电动自行车用锂离子蓄电池单体的安全要求,从电气安全、机械安全、环境安全、热扩散、互认协同充电、数据采集、标志等7个方面入手,从源头上提升锂离子蓄电池的本质安全水平。强制性新国标出台意味着市场需要更安全的锂电池产品。多个方面入手加强管理和控制减少气体产生的风险保障锂离子电池的安全和可靠性。通过专业测试仪器,了解电池在不同阶段的产气速率与产气总量,获取电池性能、质量和环境影响的重要信息。 (GPT-1000原位产气量测定仪)武汉电弛新能源有限公司推出了GPT-1000原位产气量测定仪,可实时、在线、连续、原位监测电池的产气行为,包括产气量和产气速率等参数,实现化成产气、过充产气、循环产气、存储产气等各阶段产气行为研究。GPT-1000原位产气量测定仪应用广泛,满足软包电池、方形/硬壳电池、圆柱电池、固态电池、钠电池等测试需求。
  • 精邦LIMS促进新能源电池检测实验室智能化管理方向发展
    作为战略性新兴行业之一,中国新能源汽车近年来发展迅速。数据显示,2018年中国新能源汽车产销量突破100万辆,产销规模连续三年位居全球第一。但同时,新能源汽车自燃、电池寿命短等与动力电池安全有关的事件和问题的频发为新能源汽车行业敲响了警钟。什么是新能源汽车检测试室呢?为什么要建设新能源汽车检测实验室呢?新能源电池实验不同于家用电器和汽车电子产品实验,由于电池的危险性,电池测试过程中可能会产生有害气体、冒烟、明火、爆炸,这些问题可能导致环境空气污染、设备损坏、人员受伤,甚至对人身财产造成巨大损失。因此,电池试验室的规模大小,场地建设,设备购置,以及日常的运营成本都需要引起重视。实验室主要分为电池性能测试评价、环境可靠性测试评价、安全滥用性测试评价三大平台,其测试能力覆盖动力电池单体、模组、Pack(电池包)及系统级别的各项产品,可满足多项国际标准及中国国家标准。通常具有完整测试能力的电池检测实验室 ,可规划成如下功能分区:1)电性能检测区,此区域主要涉及的仪器是充放电机柜、内阻测试仪、绝缘强度测试仪、绝缘电阻测试仪、数据采集设备等。2)机械性能测试区,此区域主要涉及的仪器包括充放电机柜、振动试验台、冲击碰撞试验台、翻转试验台、三综合试验台。3)环境测试区,此区域主要完成温度、湿度、老化、热分析等实验,涉及的仪器包括充放电机柜、高低温箱、负压箱、温湿度实验箱、热分析仪、数据采集设备等。4)辅助功能区,可根据实际需要进行配置,包括样品室(放置测试前后的电池样品)、库房(放置闲置线缆、工具等)、办公室、会议室、休息区等。5)电池安全测试区,此区域开展的测试均带有危险性,包括样品不成熟导致的风险以及测试本身的风险,包括的测试项目:跌落、针刺、挤压、燃烧、过充、过放、短路、浸水、海水侵泡、高温充放电等项目,涉及的设备包括充放电机柜、跌落试验台、针刺试验机、挤压试验机、燃烧试验机、短路试验机、浸泡设备、温度箱等。另一方面,为此建立的电池安全检测标准有: 国际标准(IEC)、欧盟标准(EN)、中国标准(GB QC)、美国标准(SAE UL)、日本标准(JIS),针对新能源汽车应用较为广泛的标准是UN 38.3、QC 743、SAND 2005-3123、UL 2580、ISO 12405。电池标准针对的检测项目,大体可分为电性能适应性、机械适应性和环境适应性测试三大类的检测。新能源汽车检测实验室为了评估电池在存储、运输、误用和滥用等情况下,是否会引发过热、明火、爆炸、有害气体溢出、人员安全等情况应运而生。通过电池安全检测标准的新能源汽车才能在安全上有长久的保障,相信未来新能源汽车的安全性会得到大大改善。精邦实验室信息化管理平台针对未来汽车实验室科学管理,开发出汽车行业LIMS系统软件,该系统是一款以ISO/IEC17025、ISO9000等精细化管理标准为基础,采用现代化的电子信息技术和数据库系统,专业为汽车企业实验室和质量检验平台设计方案的综合型业务管理系统。汽车实验室精邦LIMS系统关键程序模块:1. 样品管理:是检测中心的关键工作之一。精邦LIMS针对取样、来样加工、试样、留样、余样等差异环节特征的样品,提供样品接收、确认、前处理、派发、传递、检测、保存、处理、退回等全程管理功能模块运用条形码标签建立样品的唯一性界定和查询精准定位。2. 检测管理,具备分配任务、分配管理、结果备案、评价、审核等检测流程管理功能模块,支持数值、字段、文档、报表、图谱等各类结果类别。可设置计算方法、判定指标值等业务流程标准,根据实验仪器接口功能模块,同时导入初始检测统计数据运用电子签章技术性审核结果,保证网络安全;3. 设备维护: 提供设备台账,申购采购,应用记录,维修保养,计量检测,出现故障检修,借还备案,状态控制,销毁报废,利用率统计分析等管理功能模块。较大底限地提升实验室设备等设施自动化技术管理能力;4. 规范管理,为实验室应用的规范丰富多彩提供数字化管理,便捷相关技术人员免费在线查看,并对规范方式的追踪,非标准方式的制订、确认和应用推行有效管理。5. 人员管理针对检测中心的各类技术人员,精邦LIMS提供健全的人员管理方案如技术人员基本资料、人事关系、专业能力确认、资质确认、授权管理、工作记录、监管、评价、学习培训、绩效考评等6. 物资管理精邦LIMS提供实验室物资管理,合格供应商管理,耗材申购、采购、项目验收、入库管理,领用备案,库存量智能提醒(有效期限、库存值)等管理功能模块建立耗材的标准化管理,动态性管控并有效控制耗材使用量,减少检测成本费7. 质量控制精邦LIMS针对实验室內部审核、管理评审、能力验证、实验室间核对、外部审查(如资质证书评定、实验室认可)等相关品质活动,提供了活动计划、活动变更、活动执行、不良整顿 等质量管理和质量控制功能模块8. 数据分析精邦LIMS针对各检测业务的对象、业务流程阶段、业务流程状态智能生成月表、年报表或阶段性可视化报表,同时强大功能的报表设计构思器,允许客户自定义报表格式和內容来源,定期进行或实时生成各类的可视化图形报表,为业务流程分析、市场拓展、领导层管理决策填报数据支持9. 流程优化精邦LIMS嵌入工作流引擎,可为检测中心量身定做定制最贴切的工作流程,将信息流(凭证)、商品流(样品)、审批流(每日任务)有机化学融合成一体化,建立检测业务流程的全程动态性管理, 能够迅速响应检测中心业务流程飞速发展的需求精邦LIMS系统面向生产制造产业,技术专业的质量检验实验室LIMS系统软件提升规范性与智能化管理能力,全方位覆盖了实验室和质量检验平台的经营范围,为汽车产品质量检验的每个阶段提供全方位、精细的管理解决方法,并将各部门日常任务工作中有机地相结合,形成个完整性、统一性的业务流程管理平台,全部工作都能够使用LIMS协调工作。10.智能数据分析 数据智能分析中心主要是针对系统已经存在的检测数据进行多维度、多层级的单向、多项目组合分析管理。通过数据分析能够把数据之间的逻辑关系清晰的展现出来,以满足企业对历史检测数据的纵向、横向分析,以便为产品研发、生产、采购提供科学的建议,同时有效的减低产品研发成本、提高产品的质量、缩短研发周期。精邦数据智能分析中心通过可视化的展现可以快速、精准的对检测数据进行分析,图表与图形智能的展现,帮助实验室从历史检测数据中提取数据进行综合排优比对与建议。◆ 精邦数据智能分析中心不仅仅是前端报表,还包括元数据管理与数据中心(数据仓库);◆ 不仅仅是数据可视化,不仅仅是敏捷数据智能分析中心,精邦 BI 独有的多维动态分析与智能钻取轻松实现智能分析;◆精邦 BI 开发平台,包括数据转换管理(ETL)、OLAP 数据库设计、元数据管理、WEB多维报表设计、多维动态分析、智能钻取、智能报告、数据填报、移动应用、微信应用、单点登陆等 10 余项功能,专注企业级应用,更符合第一方实验室的信息化现状及需求;通过数据匹配组成最佳产品体系分析,形成研发数据库为研发部提供数据支撑; 根据不同的测试安排和类型,数据分析的功能分为数据对比和 SPC 监控两部分。 1 数据对比主要是同一测试项目可直接较 ,如客户需 60 度 7 天后 厚度膨胀(内阻、 厚度膨胀(内阻、 OCV OCV、恢复容量剩余处理方式一样),可以将不同阶段,不同规格的试验单,在一表中展示(busbar 形式,或客户要求的其他),并可以直接导出比较图表、原始数据。 2 SPC 监控主要针对品质稳定性监控,比如量产电池的厚度、容量、倍率、存储、循环 150 次的结果,做长期跟踪,并依据时间、批次,给出某一关键指标的趋势变化图,若出现超规格情况,可依据严重程度,系统自动给出预警(比如邮件、短信)通知,可设置不同层级(工程师、经理、总监、副总、总经理等); 3 数据对比 选择测试用例及需要进行对比的测试任务进行数据可视化对比分析,包括不限于倍率、循环、存储、高低温测试,可针对不同项目不同关注点进行比较,比如容量(保持率)、厚度(增长)、放电能力、内阻增加等各个方面进行展示。对于原始的充放电数据(放电数据),循环数据,都可以直接叠加比较。 该软件可以查询相关的功能,并设置了重置,可以一次性对比几个测试,选择重置,可以清空这些对比信息,主要的对比包括如下几点: 4 倍率放电测试记录在不同倍率(0.1C,0.2C,0.5C,1C,1.5C,2C)下,电芯的放电曲线
  • 谈动力电池检测实验室建设、检测技术难点及展望——访国联研究院检测事业部副总沈雪玲
    p style=" text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 国联汽车动力电池研究院有限责任公司(以下称“国联研究院”)于2014年的9月18日成立,注册资本9.3亿元。国联研究院检测事业部于2016年成立,资本超3亿元,配置超600台/套仪器设备,检测人员40余人,主要提供从材料到电池到模组到系统的相关法规性测试、设计验证、研发能力测试、风险评估等服务。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 近日,第十四届中国科学仪器发展年会在天津召开同期,由仪器信息网联合国联汽车动力电池研究院有限责任公司、天目湖先进储能技术研究院有限公司合办的“新能源电池检测技术发展论坛”成功召开,国联研究院专家代表云凤玲高级工程师分享了题为“动力电池全生命周期检测技术研究”的报告。 /p p style=" text-indent: 2em " 会后,仪器信息网寻现场采访了 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 国联研究院检测事业部副总经理沈雪玲 /span /strong ,请其结合国联研究院检测事业部动力电池检测实验室建设历程及动力电池检测业务,分享了动力电池检测实验室检测建设经验、车用动力电池检测技术难点及展望。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 点击以下现场采访视频,观看关于动力电池检测的完整观点: /strong /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=D91B840B4CDCFFA39C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=350& playerid=621F7722C6B7BD4E& playertype=1" type=" text/javascript" /script p style=" text-indent: 2em " & nbsp strong style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 部分采访观点摘要: /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 锂电检测实验室建设,首先要做好定位,如是要做法规性测试,还是要做设计验证,或者给客户做全套检测方案;新能源电池安全测试尤为重要,安全实验室建设过程中,一些相关标准,可能要优于国标或要求,以防后患;因为新能源技术更新较快,所以在设备选型方面,要用发展的眼光去看待,尽量选型不要局限于目前可能是一些设备,提出更高的要求。 /p p style=" text-indent: 2em " 随着新能源发展,相关的研究需求逐渐增加,国联研究院检测事业部的许多电池测试项目超出国标,相关非标项目甚至占其测试能力的百分之八九十。 /p p style=" text-indent: 2em " 锂电测试技术难点不足的话,在电和电热特性的和方面的话,一些检测手段还太成熟,怎么能用快速的手段,无损的把什么引起内短的问题解决是其中的一个需求。 /p p style=" text-indent: 2em " 关于车用锂离子动力电池检测技术的发展,除了无损、快速。大家还需要共同联合起来共同协作,从仪器、检测、用户需求等角度联合起来共同推进锂电检测的发展。 /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: " microsoft=" " white-space:=" " text-indent:=" " span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 112, 192) " strong style=" margin: 0px padding: 0px " 附: /strong /span br style=" margin: 0px padding: 0px " / /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em " strong style=" margin: 0px padding: 0px " 1.“新能源电池检测技术发展论坛”现场6位报告直播回放: /strong span style=" text-decoration: none " strong style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 176, 240) " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200927/560802.shtml" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 176, 240) " https://www.instrument.com.cn/news/20200927/560802.shtml /a /strong /span /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em " strong style=" margin: 0px padding: 0px " 2.同期专家视频采访: /strong /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20201013/561672.shtml" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " strong style=" margin: 0px padding: 0px " span style=" margin: 0px padding: 0px " 谈锂电检测机构现状、与科学仪器协同发展——访上海蓄熙新能源材料检测有限公司总经理韩广帅 /span /strong strong style=" margin: 0px padding: 0px " span style=" margin: 0px padding: 0px " /span /strong strong style=" margin: 0px padding: 0px " /strong /a /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20201010/561328.shtml" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " microsoft=" " text-indent:=" " white-space:=" " strong style=" margin: 0px padding: 0px " 锂电测试仪器技术当前相对单一,亟需原位在线技术——访天目湖先进储能技术研究院杨伟博士 /strong strong style=" margin: 0px padding: 0px " /strong /a /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em " strong style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 176, 240) text-decoration-line: underline " span style=" margin: 0px padding: 0px " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200930/561140.shtml" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 176, 240) " 新能源国策下,汽车检测人谈电池检测技术与市场——访张家港清研检测技术有限公司总经理郑郧 /a /span /strong /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em " strong style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: " microsoft=" " text-indent:=" " white-space:=" " 3.关于 /strong strong 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 /strong /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) text-indent: 2em " 国联汽车动力电池研究院有限责任公司(以下简称:国联研究院)是在国家政府部门大力支持下,由中国汽车工业协会倡导和组织、北京有色金属研究总院牵头发起,汇集国内的科研单位、动力电池生产企业和整车制造企业共同组建的产业技术协同创新平台。 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 国联研究院的主要定位是开展先进动力电池的研究开发、测试验证、成果转化和行业服务,主要任务是通过技术协同创新,推动我国动力电池产业的升级换代,支撑我国自主品牌新能源汽车产业发展。 br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 2016年6月30日国家动力电池创新中心成立。国家动力电池创新中心以国联汽车动力电池研究院有限责任公司为核心、外延构建中国汽车动力电池产业创新联盟。 /p
  • 锂电池安全性多尺度研究策略:实验与模拟方法
    作者:甘露雨 1,2 陈汝颂 1,2潘弘毅 1,2吴思远 1,2禹习谦 1,2 李泓 1,2第一作者:甘露雨(1996—),男,博士研究生,研究方向为锂离子电池安全性,E-mail:ganluyu@qq.com;通讯作者:禹习谦,研究员,研究方向为高比能锂电池关键材料、电池先进表征与失效分析,E-mail:xyu@iphy.ac.cn。单位: 1. 中国科学院物理研究所,北京 100190;2. 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0047摘 要 作为新一代电化学储能体系,锂离子电池在消费电子产品、交通动力系统、电网储能等领域具有重要的应用价值。然而,在锂离子电池的商业化进程中,安全性事故时有发生,影响了锂离子电池的大规模应用。本文从电池安全性的三个研究尺度:材料、电芯、系统,综述了与之对应的重要研究方法,其中每个尺度均包括基于物理样品的实验方法和基于计算机数学模型的模拟方法。本文介绍了这些方法的基本原理,通过典型案例展示了这些方法在安全性研究中的适用场景和作用,并探讨了实验和模拟方法之间的联系,着重介绍了材料热分析、材料加热过程中结构分析、电芯加速度量热分析、电芯安全性数值模拟等方法。基于对多尺度研究策略的系统综述,认为安全性研究需要在各个尺度联合同步开展。最后,展望了下一代锂电池,如固态电池、锂金属电池等,可能面临的电池安全性问题。这些新体系的安全性研究仍处于早期,其材料和验证型电芯的安全性研究是当前阶段值得关注的重要课题。关键词 锂离子电池;安全性;实验方法;数值模拟;固态电池;锂金属电池锂离子电池的研究始于1972年Armand等提出的摇椅式电池概念,商业化始于1991年SONY公司推出的钴酸锂电池,经历超过三十年的迭代升级,已经成熟应用于消费电子产品、电动工具等小容量电池市场,并在电动汽车、储能、通信、国防、航空航天等需要大容量储能设备的领域中展现出了巨大的应用价值。然而,自锂离子电池诞生开始,安全性便一直是限制其使用场景的重要问题。早在1987年,加拿大公司Moli Energy基于金属锂负极和MoS2正极推出了第一款商业化的金属锂电池,该款电池在1989年春末发生了多起爆炸事件,直接导致了公司破产,也促使行业转向发展更稳定地使用插层化合物作为负极的锂离子电池。如图1所示,锂离子电池进入消费电子领域后,多次出现了因电池火灾隐患而开展的大规模召回计划,2016年韩国三星公司的Note7手机在全球发生多起火灾和爆炸事故,除了引起全球性的召回计划外,“锂电池安全性”再次成为广受关注的社会话题。在电动交通领域,动力电池的安全性事故伴随着新能源汽车销售量的提升逐渐增加,据统计,中国在2021年有报道的电动车火灾、燃烧事故超过200起,电动汽车安全性成为消费者和电动车企最关心的问题之一。在储能领域,韩国在2017—2021年期间发生了超过30起储能电站事故,2021年4月16日北京大红门储能电站爆炸事故除导致整个电站烧毁外还造成2名消防员牺牲、1名员工失踪。随着锂离子电池的应用场景日益扩大,其安全性在工业界和学术界均引发了广泛的讨论和研究。图1 锂离子电池近年引起的安全事故在锂电池发展的早期阶段,产业界和学术界更关注锂电池发生安全性事故的本质原因,基于长期的认识积累,锂电池发生安全事故的本质可以总结为:电池在过充、过热、撞击、短路等异常使用条件下温度异常升高,引发内部一系列化学反应,引起电池胀气、冒烟、安全阀打开,同时这些反应会大量释放热量使整个电池温度进一步升高,最终各个化学反应剧烈发生,电池温度不可控地迅速上升,引起燃烧或爆炸,导致严重的安全事故,这一过程也被称为电池的“热失控”。电池从异常升温到热失控过程中存在多个重要的化学反应,它们与温度的对应关系如图2所示。图2 锂离子电池热失控的诱发机制随着锂离子电池的广泛应用,关于锂离子电池安全性的研究逐渐深入,从早期简单的描述现象和定性预测,发展为在多个尺度、采用多种手段研究安全性机理,基于精准测量和数值化模型准确预测电池安全性表现,最终提出应用化解决方案的综合性研究策略。如图3所示,目前对于电池安全性的研究一般从理解锂离子电池电芯的热行为出发,包括利用各类滥用条件测试确定电池的安全使用极限和失效表现,利用绝热量热等手段具体分析电池的热失控行为和特征温度,以及利用热失控数值模拟方法模拟电池的热失控表现;在认识电芯热行为的基础上,需要深入材料本质,利用热分析、物质结构和化学成分分析、理论计算等方法理解电芯发生热失控在材料层面的反应机制,从而为设计制造高安全性的电池提供基础理论的指导;此外,电芯作为电池系统的基础,其热失控行为的精准测量和准确模拟也为在系统层面设计更高安全性的电池系统和管理预警方案提供了理论指导。本文从材料热稳定性、电芯热安全性和大型电池系统热安全性三个尺度介绍安全性研究策略,着重介绍几种实验和模拟方法。基于商用体系锂离子电池的研究策略和成果,进一步探讨了这些方法对于产学研各界研发下一代锂电池所具有的重要意义。图3 锂离子电池安全性研究策略1 材料热稳定性研究锂离子电池发生热失控的根本原因是电池中的材料在特定条件下不稳定,从而发生不可控的放热反应。目前商业化使用的电池材料中,与安全性关系最密切的主要是充电态(脱锂态)过渡金属氧化物正极、充电态(嵌锂态)石墨负极、碳酸酯类电解液和隔膜,其中前三者在高温下均不稳定且会发生相互作用,在短时间内释放大量的热量,而现行常用的聚合物隔膜则会在140~150 ℃熔融皱缩,导致电池中的正负极直接接触,以内短路的形式快速放热。研究人员自20世纪末开始进行了大量材料热稳定性的研究工作,发展了以热分析认识材料热行为,结合形貌、结构、元素成分和价态表征综合研究内在机理的研究方法。近年来计算材料学的发展也为从原子尺度模拟预测材料的稳定性提供了新的方法和手段。1.1 热分析方法热分析是最直接和直观认识材料热行为的方法,指在一定程序控温(和一定气氛)下,测量物质的某种物理性质与温度或时间关系的一类技术。对于电池材料来说,一般关注其质量、成分、吸放热行为随温度的变化关系。质量与温度的关系可通过热重分析获得,吸放热与温度的关系可通过差示扫描量热法获得,TG和DSC可以设计在同一台仪器中同步测试,该种方法又被称为同步热分析。TG、DSC、STA等仪器通常采用线性升温程序,通过热天平、热流传感器等记录样品的质量、吸放热变化,由于发展时间较早,测试技术和设备工程化水平较为成熟,已成为认识材料稳定性最重要的测试手段之一。基于热分析结果可以确定材料发生相变、分解或化学反应的起始温度、反应量和放热量,但在锂离子电池中,往往更关心充电态材料在电解液环境下的稳定性和反应热。良好的热稳定性是电池材料进入应用的必要条件,而产热量和产热速度则影响电池热失控的剧烈程度。用于常规热分析样品的坩埚一般为敞口氧化铝材质或开孔的铝金属材质,为了研究材料在易挥发电解液中的热表现,需要使用自制或设备厂商专门提供的密封容器。Maleki等通过STA系统研究了钴酸锂/石墨圆柱电池中各种材料的热分解行为,由于电解液采用高沸点的EC溶剂,所以仅在敞口容器中便可以测试,研究发现全电池截止电压4.15 V时,脱锂态钴酸锂在178 ℃发生分解,产生的氧气和电解液反应释放大量热量,释放的能量达到407 J/g,嵌锂态负极的SEI会优先分解,温度在125 ℃之前,之后会出现持续的放热反应,释放能量为697 J/g,而当负极发生析锂后释放能量会上升到827 J/g,这一结论有力支持了近年来析锂电池安全性下降的报道。Yamada等利用DSC确认了充电态磷酸铁锂(LiFePO4)的稳定性很好,与电解液的反应温度大于250 ℃,放热量仅为147 J/g,显著低于层状氧化物材料。Noh等利用密封容器系统研究了不同Ni含量的三元正极材料Li(NixCoyMnz)O2,比较热分析结果发现脱锂态三元材料的热稳定性与Ni含量呈现负相关性,且在x0.6之后加速下降。材料经过改性后,其稳定性需要通过热分析进行确认,研究人员基于DSC发现核壳浓度、包覆等方法均能不同程度地提高正极材料的热稳定性。需要注意的是,热分析的数据质量与实验条件、样品制备方法密切相关,目前并没有严格一致的测试规范,文献中不同单位之间的测试结果横向对比性很差,很多电池材料的热稳定性尚缺乏准确定量的结论。除了DSC、TG外,还有一类特殊的热分析方法是利用加速度量热仪研究反应的起始温度。与常规热分析采用线性升温不同,ARC使用的升温程序是加热-等待-检索模式,即步进式地在每个温度点保持恒温,如果检索程序发现样品的升温速率超过0.02 K/min,则通过同步样品的升温速率保持样品处于绝热状态,从而跟踪样品的自加热升温过程,否则开始加热至下一个温度点进行恒温、检索。不难发现,ARC获取的是样品近似热力学上的失稳温度,由于检测精度高,获得的失稳温度往往比DSC、TG等方法获得的低很多。Dahn课题组基于ARC测试了大量材料-电解液体系的反应起始温度,基本均低于DSC数据中的放热主峰。事实上,Wang等在低升温速率的DSC测试中也发现充电态材料与电解液的放热起始点远早于剧烈的放热峰。这些信息表明材料失稳到完全失控的过程并不是突变式的,整个体系动态演变的过程仍然缺乏深入的研究认识。图4 (a) DSC基本原理;(b) 脱锂态正极-电解液的DSC测试结果1.2 物相分析技术电池材料在升温过程中发生相变和化学反应,其形貌、结构、成分和元素价态都有可能发生变化,这些变化需要基于对应的方法进行表征分析,如利用扫描电子显微镜观察材料热分解前后的形貌变化,利用X射线衍射和光谱学研究材料结构和元素价态演变。由于材料热分解和热反应存在显著的动力学效应,在加热过程中原位测试可以最大程度地还原物相变化的真实过程。目前较为成熟的原位表征技术主要有两类:一类是与热分析仪器串联使用的质谱、红外光谱等,可以实时监测物质分解产生的气体类型,判断材料加热过程中化学组成的变化;另一类是原位X射线衍射技术,通过特制的样品台,可以在升温过程中实时、原位测定材料的结构变化,目前全球多数同步辐射光源和一些实验室级的X射线衍射仪上都可以实现原位变温XRD测试。Nam等利用变温XRD发现脱锂态LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构在350 ℃向尖晶石转变,而加入电解液后该转变温度会下降至304 ℃。Yoon等在LiNi0.8Co0.2O2中发现了类似的规律,并发现MgO包覆可以改善脱锂态正极在电解液中的相变。图5展示了变温XRD和MS的联用技术,系统研究了不同Ni含量的脱锂态NCM三元正极在升温过程中的结构和成分变化,研究发现三元正极失稳释放氧气的过程与结构在高温下转化为尖晶石相的行为直接对应,且这一过程的起始温度随镍含量的上升显著下降,NCM523的起始相变温度约为240 ℃,NCM811则小于150 ℃,从体相结构的本征变化解释了高镍正极在电池应用中热安全性差的原因。以上工作都是基于同步辐射光源实现的,由于同步辐射提供的光源质量高、扫谱速度快,更适用于研究与时间相关的动力学问题。除此之外,近年来基于X射线谱学以及拉曼光谱实现同步表征的方法均有所发展。结合通过热分析手段观察得到的材料热行为信息,并对升温过程中材料物相变化的研究,可以更深刻地理解材料演变以及电池体系热失稳的动力学过程,为材料的安全性改良提供理论指导。图5 基于原位XRD和质谱对镍钴锰酸锂结构稳定性的研究1.3 计算材料学基于材料原子结构计算预测材料的全部性质是计算材料学家的终极追求。材料的热力学稳定性可以基于密度泛函理论计算。DFT中判断材料稳定性的依据是反应前后的能量差ΔE是否小于0,如果ΔE小于0,反应能发生,则反应物不稳定,反之同理。Ceder等在1998年就计算了LiCoO2脱锂过程结构相变的过程,计算结果与实验结果吻合良好。然而目前大多数热力学计算不考虑温度效应,且热力学只能作为反应进行方向的判据,无法预测反应速率等动力学问题,考虑温度和动力学计算则需要使用成本较高的分子动力学、蒙特卡洛或者过渡态搜索方法。相对于材料本身的稳定性,计算材料学对于计算预测两种材料间的界面稳定性存在一定优势。Ceder等计算了不同正极和固态电解质之间的稳定性,为选取界面包覆的材料提供理论指导。Cheng等利用AIMD模拟Li6PS5Cl|Li界面,发现界面副反应会持续发生,材料界面之间的副反应是自发发生的,与通常认为的界面钝化效应有所差异。此外,正极材料中的相变析氧、过渡金属迁移等问题的计算模拟也都处于初期开发阶段,仍需持续探索。总的来说,目前阶段材料层级的理论模拟技术与实验技术的差距仍然较远,需要研究人员的持续努力。2 电芯热安全性研究电芯指电池单体,是将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置,通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子。电芯的热安全性特征是电池工业界最关注的内容之一,它是电池材料热稳定性的集中表现,也是制定规模化电池系统安全预警和防护策略的基础。由于电芯内部具有一定的结构,其安全性会呈现一些在纯材料研究中不被讨论的特点,使得电芯安全性具有更广泛的外延和认识角度。工业上一般通过滥用实验来研究和验证电芯产品的安全性,近年来基于扩展体积加速度量热仪(又称EV-ARC)的安全性测试方法有较快发展,此外电芯安全性模拟方法也从早期的定性分析发展到可以准确仿真预测热失控进展的水平。2.1 滥用测试国际电工委员会(IEC)、保险商实验室(UL)和日本蓄电池协会(JSBA)最初定义了消费电子产品电芯的滥用测试,模拟电芯工作可能遇到的极端条件,通常分为热滥用、电滥用和机械滥用。常见的热滥用为热箱实验,电滥用包括过充电和外部短路实验,机械滥用包括针刺、挤压、冲击和振动等。企业和行业标准一般将电池对滥用测试的响应描述为无变化、泄漏、燃烧、爆炸等,也可基于附加的传感器和检测系统记录温度、气体、电压对滥用的响应。电芯通过滥用测试的标准是不燃烧、不爆炸。锂电池应用早期研究人员大量研究了电池对各类滥用测试的响应与使用条件、材料体系、充电电量等的影响,提出了各类滥用机制引发电池热失控的机理。滥用测试中最难通过的项目是针刺测试,近年来关于针刺测试的存废引起了较大争议,但提高电芯的针刺通过率仍是锂电池安全性研究的重要课题之一。由于滥用测试针对的是商用成品电芯和贴近真实的使用条件,目前更多作为电池行业的安全测试标准而非研究手段。2.2 EV-ARC测试早期的ARC只适用于研究少量材料样品的热失控行为,Feng等发展了利用EV-ARC研究大体积电芯绝热热失控行为的方法,研究的方法原理和结论如图6所示,由于EV-ARC的加热腔更大,所以需要更精准的控温技术和更严格的校准方案。基于EV-ARC测试可以定量标定出电芯热失控的特征温度T1、T2和T3,分别对应电芯自放热起始温度、电芯热失控起始温度和电芯最高温度,为评价电芯安全性提供了更精确定量的评价指标,标准化的测试条件可以帮助建立统一可靠的电芯热失控行为数据库,分析了不同体系电芯的热失控机理。Feng等利用EV-ARC首次提出正负极之间的化学串扰会引起电芯在不发生大规模内短路的情况下热失控,说明脱锂正极释氧是现阶段影响电芯安全性的关键因素。Li等研究快充后的电芯发现快充析锂导致T1大幅下降,说明析锂同样是电芯安全监测中需要重点关注的问题。以上这些问题都是在常规的滥用测试中难以定量验证的。图6 基于EV-ARC对电芯热失控的研究相比于普通的加热滥用实验,EV-ARC实验环境的温度由程序精确控制,获得的测试结果重复性更好、数据可解读性更高,近年来已成为评价和研究电芯安全性的重要手段。然而EV-ARC模拟的绝热热失控环境与真实的电池滥用工况仍有所差异,评价电芯的实际安全性仍需大量模拟真实严苛工况的测试手段。2.3 高速成像技术为了更直观地理解热失控过程中电池内部物质、结构的演化,研究人员发展了结合红外测温以及原位针刺等辅助功能的透射X射线显微方法如图7(a)~(c)所示。由于热失控往往是在极短的时间内发生剧烈的反应,同时伴随剧烈的物相、结构变化。这一特点给TXM表征方法提出了相当高的时间分辨率的要求。实验室X光源能够发射出的X射线光电子数量有限,采集一组TXM影像数据需要较长的时间。为了观察剧烈变化的热失控过程,Finegan等在欧洲同步辐射实验室(ESRF)使用同步辐射光源将TXM的曝光时间降低至44 μs,配合针内预埋的热电偶温度传感器,实现了对针刺发生时电池内部形貌与刺入点温度的同步监控。该团队利用这种手段研究了刺针纵向与径向刺入18650商业圆柱电池时电池内部热失控行为的差异。Yokoshima等采用实验室光源进行连续实时的透射X射线照相技术,也得到了软包电池在针刺过程中结构随时间变化的一组透射投影图。该方法以4 ms的时间分辨率较为清晰地观察到了针刺入软包电池后电池内部每一层材料的形变过程,以及针刺深度与热失控程度的对应关系。图7 基于X射线成像技术对电芯热失控的研究由于透射投影图只能反映某一方向上二维的信息,如果要对真实三维空间中物质的分布做精确地定量,需要借助计算机成像技术。如图7(d)所示,Finegan等利用同步辐射光源X射线高亮度的特征,在欧洲同步辐射装置(ESRF)的线站上搭建了一套集合原位红外加热、红外测温与高速CT的装置。使用红外加热,实现在线的18650电池升温,同时进行连续的X射线CT成像。连续扫描的TXM投影图能够反映极高时间分辨率的热失控电池内部情形。基于每500张TXM重构得到1个X射线CT结果能够达到2.5帧每秒,实现了一定时间分辨率的电池内部空间分布成像。通过CT结果能够清晰地看到热失控过程中各个阶段的电池材料变化,如电极活性物质层破损、铜集流体融化再团聚等。结合TXM技术获得的投影图和高速X射线CT结果,可以清晰认识热失控过程中电池内部不同位置各个材料的反应、产气、结构破坏等失效行为。另一方面,配合诸如针刺、红外加热、挤压、拉伸等原位实验,可以帮助研究与理解电池的各类宏观失效行为。2.4 电芯热失控数值模拟电芯安全测试的维度广、涉及的测试项目多,通过实验评价电芯安全性需要大量样品和时间成本。同时,产品级电芯的研发周期长、成本高,安全性评估往往处于电芯研发周期的后端。通过数值模拟方法预测电芯安全性测试表现可以大幅度降低实验成本,且在产品研发的前期便对体系的安全性做出判断,大大提高研发效率。电芯热失控数值模型的核心是准确描述电芯热失控过程中的化学反应及吸放热量,从而基于能量守恒模拟电池温度在不同条件下的动态变化。化学反应的吸放热一般通过Arrhenius公式描述 (1)式中,图片指反应的产热量;图片为反应物的质量;图片为反应单位质量的吸放热;α为反应的归一化反应量;图片为机理函数;图片为反应的指前因子;图片为反应活化能。通过热分析实验可以测定求解以上参数,这也是热分析动力学的基本问题。电芯升温过程中内部会发生多个反应,它们对电芯升温的贡献可以看作线性叠加,通过准确描述所有反应即能较为精准地预测电芯在不同条件下的温度变化行为 (2)上述方程中,图片为电芯密度;图片为等压比热容;图片、图片、图片为电芯中沿各个方向的热导率;图片为对所有化学反应的产热速率求和;图片为电池与环境换热所引起的能量变化。预测温度变化需要求解二阶含时偏微分方程,如果认为电池中的反应和空间无关,电芯温度均匀上升且电芯体系与外界无热交换,也可简化为一阶微分方程 (3)基于该理论,Hatchard等将电池中主要的化学反应总结为SEI分解、负极-电解液反应、正极-电解液反应、电解液分解反应,计算了方形和圆柱电芯在热箱中的热行为。Spotnitz等总结了早期文献中的反应动力学参数,并基于均一电芯模型系统预测了不同材料体系的电芯在各类滥用测试中的表现。通过理论模拟,可以仅基于少量小规模实验数据对实际电芯的安全性表现进行系统预测。Feng等、Ren等基于热分析动力学和非线性优化算法重新标定了电池中关键反应的动力学参数并进行了更准确的热失控模拟,他们的模型利用DSC测试获得的参数准确预测了电池在ARC中的热失控表现,可以进一步用于预测热箱、短路等条件下的安全性。需要指出的是,不同材料体系、配方和工艺的电芯中涉及的反应机制和动力学可能存在差异,如近年来电芯内短路、正极-电解液反应和正负极化学串扰三者是否均在热失控过程中主导发生的问题引起了广泛争论,安全性的数学模拟并非空中楼阁,而是建立在具体实验和对电池内部化学反应深刻理解的基础上。由于算力的限制,早期的安全性仿真工作大多不考虑温度空间分布或只计算一维分布,而空间分布在大容量电池和真实工况中是不可忽略的,Kim等、Guo等较早提出了描述热失控温度分布的三维电池模型。近年来数值计算方法的发展和商业计算软件的成熟大幅降低了安全性模拟仿真的难度,Feng等利用商业化的有限元计算软件Comsol Multiphysics建立了大容量三元方形锂离子电芯的热失控仿真模型,可以模拟电芯在短路状态下热失控过程和温度的分布,与实测有较好地拟合结果。除了电芯的热行为,电滥用和力学失效对安全性也存在一定的影响,目前,通过构建电-热耦合模型研究电池非等温电化学性能和短路热失效表现的方法目前已较成熟[59-60],而力学失效如碰撞、针刺等引起热失控的数值模型仍需要持续地开发。3 系统热安全性研究电池系统的安全性是目前锂电池应用面临的最直接问题,其研究重点是系统中热失控的扩展规律与抑制、预警措施。目前商品化电芯的热失控无法完全避免,在系统层面防止热失控扩展是可能的安全性解决方案。在系统层级开展实验研究的成本较高,但难以避免,在模拟仿真的辅助下可以提前预测优化系统设计,降低实验成本。3.1 热失控扩展和火灾危险性测试电池系统热扩展的实验研究成本和危险性较高,主要方法是通过加热、过充、针刺等方式诱发电芯单体的热失控,并利用接触式热电耦、红外测温等手段研究温度在系统中的分布和变化,这种方式只能获得局部多点的热失控信息。Wang团队在国内首次开发了全尺寸锂离子电池火灾危险性测试平台,用来测量大尺寸动力电池及电池组的燃烧特性,除了可以获得电池温度变化外,还可以获得电池组失控过程中的质量变化、火焰温度等信息,同时基于锥形火焰量热等技术可以测定大型电池系统宏观燃烧所释放的能量。与电芯EV-ARC等方法获得的信息不同,在真实环
  • 关于召开第六届“锂离子电池检测技术与应用”网络会议的通知
    1、 会议概述据工信部发布数据,2024年1-2月,我国锂离子电池行业继续保持增长态势,在市场需求和政策扶持的双向驱动下,全国锂电池总产量再创新高,超过117GWh,同比增长15%。下游应用端,一季度新能源汽车产销分别完成211.5万辆和209万辆,同比分别增长28.2%和31.8%,市场占有率已达31.1%。在安全性与高能量密度双重目标追求下,锂电检测技术的发展与深入应用愈发凸显其重要意义。仪器信息网自2019年举办首届“锂离子电池检测技术与应用”网络会议以来,该年度系列会议累计吸引超8000业内人士报名参会,参会人员广泛涵盖了从锂电上游原材料/设备、中游电池系统、下游应用等锂电产业环节。2024年5月28-31日,仪器信息网将联合国联汽车动力电池研究院有限责任公司举办第六届“锂离子电池检测技术与应用”网络会议,按主要检测技术、热点应用分设六个专场,邀请锂电检测领域研究应用专家、相关仪器技术专家等,以网络在线报告交流的形式,针对当下锂电研究热点、锂电检测新技术及难点、锂电检测市场展望、锂电回收等进行探讨,为锂电检测应用端与仪器设备供应端搭建交流平台,为我国锂电产业市场健康快速发展助力。主办单位:仪器信息网 国联汽车动力电池研究院有限责任公司直播平台:仪器信息网“3i讲堂”平台会议官网:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc2024/ (内容更新中)会议形式:线上直播,免费报名参会(报名入口见会议官网)2、 会议日程时间专场名称5月28日 全天锂电成分分析技术专场5月29日 上午锂电结构形貌分析技术专场5月29日 下午锂电粒度/表界面性能分析技术专场5月30日 上午锂电热性能分析技术专场5月30日 下午锂电安全与失效分析技术专场5月31日 上午锂电回收相关检测技术专场3、 线上报告征集1、 大会报告遴选:采取邀请、推荐与自荐三种方式结合,特别欢迎踊跃推荐或自荐;2、 推荐或自荐安排:1)凡期望能够在本次会议上发表演讲的单位与个人,都可直接推荐或自荐,演讲为线上PPT报告形式,每个报告30分钟(含约5分钟线上答疑互动时间);2)推荐或自荐演讲人时,请写明演讲人姓名、单位、主要从事研究内容以、拟演讲专场名称、演讲题目及详细联系方式(邮箱、电话号码),并发送至yanglz@instrument.com.cn ;3)推荐或自荐演讲人截止时间定于2022年5月15日前。4、 往届会议回顾1)第五届锂离子电池检测技术与应用网络会议会议官网:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc2023/ 2)第四届锂离子电池检测技术与应用网络会议会议官网:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc2022/ 3)第三届锂离子电池检测技术与应用网络会议会议官网:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc20214)第二届锂离子电池检测技术与应用网络会议会议官网:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc20205)第一届锂离子电池检测技术与应用网络会议会议官网: https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc/5、 会议联系会议内容:杨编辑 15311451191(同微信)yanglz@instrument.com.cn 会议赞助:刘经理 15718850776(同微信) liuyw@instrument.com.cn
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