
大型电池绝热量热仪(Accelerating Rate Calorimeter, ARC)是电池热安全与热管理研究的关键设备,可执行热失控(HWS、过充、针刺、加热触发)及热特性(充放电产热、比热容)等实验。
但由于受电池热失控产生的废气/烟尘/电解液等有害物质的影响,需及时对仪器进行养护,以延长仪器的使用寿命和准确性;另一方面,不当的实验操作会直接影响数据的准确性。
本文将详细介绍大型电池绝热量热仪如何养护及其在使用过程中的注意事项,以确保仪器的长效运行,并帮助实验人员获得可靠的实验数据。

观察视窗玻璃清洁及更换
大型电池绝热量热仪内壁固定有两块观察视窗玻璃,一块为光源照明,一块用于可见光摄像机使用。
清理观察视窗玻璃:
(1)实验前查看观察视窗玻璃,若有明显污渍,可用酒精湿巾缓慢擦拭清理。顽固污渍可先用酒精浸润软化,再用湿巾清理;
(2)清理后,查看软件界面可见光相机画面,视野清晰则可继续使用,若画面模糊,则需更换视窗玻璃。
※注:禁止使用钢丝刷、金属刮刀等硬质工具清理。
更换观察视窗玻璃:
(1)用记号笔标记法兰盘原始位置;
(2)采用对角方式,使用内六角扳手拧松螺丝,取下密封固定的法兰盘;
(3)拆除玻璃外侧密封圈,从炉壁外侧将视窗玻璃轻推入炉腔;
(4)垂直轻推新视窗玻璃安装,若安装时出现倾斜,需调整姿态后再推入;
(5)新玻璃安装到位后,重新安装两侧密封圈;
(6)按标记位置装回法兰盘,采用对角拧紧内六角螺丝,确保仪器密封。
※注:安装过程中严禁使用工具敲击,防止新视窗玻璃受损。


热电偶保护及更换
更换热电偶或新增热电偶(密闭型):
(1)用记号笔标记法兰盘原始位置;
(2)采用对角方式,使用内六角扳手拧松螺丝,取下密封固定的法兰盘;
(3)将需更换或新增的热电偶连接至真空连接器;
(4)将热电偶穿过炉壁内侧法兰孔引入仪器内部,按标记原位固定法兰盘,确保密封圈位置不变,对角拧紧内六角螺丝,注意陶瓷接头要安装正确;
(5)用耐高温胶带保护炉壁内侧法兰孔,防止高温冲击真空连接器;
(6)以耐高温胶带固定样品热电偶连接处,保证陶瓷卡座接触良好;
(7)为延长线加装耐高温材料,避免高温导致外层保护层短路或断路;
(8)泄压型设备通过专用通道或泄压口连接样品热电偶和附加热电偶。


炉腔清洁
(1)实验结束后,待炉腔内温度降至40℃以下;
(2)小心分离夹具、样品热电偶、附加热电偶及电压采集线与电池残骸;
(3)佩戴防护手套取出大块固体残骸,装入样品袋并称重;
(4)用工业吸尘器清理炉盖、炉壁、炉底的粉尘及细小碎块;
(5)用酒精湿巾擦拭炉腔内明显的电解液残留。
※注:清理密闭型ARC前务必先排出腔体内气体。


炉腔高温烘烤
由于电池热失控后喷出的电解液无法全部去除,可能会流到炉底加热棒上使其短路,因此需在热失控实验结束后,将仪器炉壁及炉盖保持分离状态,仪器开启250℃恒温2h,充分将电解液挥发。
为保证实验过程中的绝热效果,以确保实验人员得到准确可靠的数据结果,建议在实验前进行温差基线实验。
一般而言,建议8≤台阶数≤10个,且温差基线温度覆盖启动区间温度、自放热起始温度Tonset、热失控起始温度TTR;
具体温差基线实验方法可参考《应用案例|怎样利用电池绝热量热仪获取有效的锂电池热失控测试数据》
进行带压热失控实验测试前,需对仪器或者密封测试罐进行保压实验。
具体保压方法如下:
(1)正压保压:使用压缩空气或氮气,将炉腔、密封测试罐内压力充至0.35MPa以上。压力稳定后观察30min,若压力下降值≤1kPa,则正压保压合格;否则需排查漏气点并加固密封。
(2)负压保压:利用真空泵将炉腔、密封测试罐内压力抽至0.01MPa以下。压力平稳后保压30min,若压力上升值≤1kPa,则负压保压合格;否则需检查漏气点并进行密封加固处理。
※注:密封或加固漏气点过程中,若客户无法自行解决,可联系我司售后;
大型电池绝热量热仪实验时,需使用夹具将样品热电偶夹紧,避免样品热电偶由于电池膨胀或脱落而无法检测到电芯内部的温度;
支架固定时,需使用隔热棉将电池与样品支架隔开,以防止样品支架与样品之间传热而影响绝热效果,影响实验数据正确性;
BAC-800B、BAC-1000A等密闭型大型电池绝热量热仪,在做非针刺热失控实验,电池针刺口需使用针刺堵头封堵,以提高密闭性能;
当使用可见光相机进行实验录像时,需对可见光照明灯进行补光,并定期更换光源及观察视窗玻璃,避免录像模糊;
(1) 收集产气前务必做好防护措施(防毒面具、实验服、防护手套等),再进行产气收集;
(2)收集产气后,将尾气排空泄压后再打开炉盖;尾气排放需使用专业的尾气处理装置,如过滤、吸附等;
本文详细介绍了大型电池绝热量热仪的养护技巧及其在使用过程中的注意事项,以确保各项实验的顺利进行,并能获取准确的实验数据。仰仪科技愿与更多用户共同探讨和提升电池绝热热失控测试方法,以准确、可靠的真实数据促进锂电池安全管理技术发展。
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