labcompanion無(wú)風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗(yàn)箱助力鋰電研發(fā)可靠精準(zhǔn)
labcompanion針對(duì)鋰電池行業(yè)的研究，與行業(yè)客戶聯(lián)合，對(duì)鋰電池做高低溫環(huán)境溫度模擬配合充放電測(cè)試，使用同一生產(chǎn)批次鋰離子動(dòng)力電芯，測(cè)試采用了7種方式：改變風(fēng)向、調(diào)整風(fēng)速、制作容器、電池表面貼板等等，在-20℃條件下進(jìn)行放電測(cè)試，7項(xiàng)測(cè)試方式分析如下：
1、（調(diào)整風(fēng)速）采用上出風(fēng)下回風(fēng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，降低箱體內(nèi)循環(huán)風(fēng)的風(fēng)速；
①風(fēng)速降低到1m/s后，箱體內(nèi)的溫度均勻指標(biāo)與波動(dòng)指標(biāo)在溫度到達(dá)設(shè)定溫度后穩(wěn)定1個(gè)小時(shí)，溫度波動(dòng)度滿足測(cè)試要求，但溫度均勻性就差很多只能勉勉強(qiáng)強(qiáng)能夠滿足測(cè)試要求；
②放電過(guò)程中，通過(guò)日置LR8431-30多路溫度測(cè)量?jī)x測(cè)得上層電池表面溫度最高升到2.3℃，下層電池表面溫度升到8.7℃
③放在上層的電池放電容量為13023mAH,下層電池放電容量20136mAH;上下層樣品試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)相差較大；
測(cè)試總結(jié)：兩塊電池測(cè)試的溫度環(huán)境相差1.8℃，表面風(fēng)速有較大差異，即便是調(diào)整風(fēng)速降低到1m/s，兩處的風(fēng)速差異仍然很大（出風(fēng)口風(fēng)速為1m/s時(shí)，回風(fēng)口風(fēng)速為0.2m/s），因此測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)了比較大的差異。
2、電芯表面夾裝兩塊硅膠板，電芯表面夾裝兩塊鋁板測(cè)試，與未做過(guò)任何改裝的電芯對(duì)比測(cè)試；
測(cè)試環(huán)境：labcompanion408升無(wú)風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗(yàn)箱，溫度測(cè)量工具為日置LR8431-30多路溫度測(cè)量?jī)x，風(fēng)速測(cè)量?jī)x器：?，擜R866A手持式風(fēng)速儀，三種方式同時(shí)測(cè)試，均放在箱內(nèi)中間層，并排擺放，箱內(nèi)溫度設(shè)定-20℃，溫箱指標(biāo)均勻度在2℃以內(nèi)，波動(dòng)度在0.6℃，溫度偏差±1℃以內(nèi)，箱內(nèi)出風(fēng)口風(fēng)速2m/s，回風(fēng)口風(fēng)速0.6m/s
測(cè)試總結(jié)：
①硅膠板：
放電容量為22685nAH,放電率81.20%；
測(cè)試過(guò)程中，電池表面溫度最高達(dá)到2.5℃；
硅膠板保溫效果好，電芯在-20℃下放電，電芯放電過(guò)程中產(chǎn)生熱量被硅膠板有效保護(hù)，造成電池整體溫度升高，放電性能較好。
②鋁板：
放電容量為17263nAH，放電率53.62%；
測(cè)試過(guò)程中，電池表面溫度最高為-16.2℃；
鋁板導(dǎo)溫效果好，與硅膠板完全相反，測(cè)試結(jié)果相當(dāng)給電芯加大了散熱面積。
3、使用目前主流左吹右回式水平垂直送風(fēng)高低溫試驗(yàn)箱做-20℃充放電測(cè)試；
測(cè)試環(huán)境：labcompanion408升無(wú)風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗(yàn)箱，溫度測(cè)量工具為日置LR8431-30多路溫度測(cè)量?jī)x，風(fēng)速測(cè)量?jī)x器:?，擜R866A手持式風(fēng)速儀，箱內(nèi)溫度設(shè)定-20℃，溫箱指標(biāo)均勻度在2℃以內(nèi)，波動(dòng)度在0.6℃，溫度偏差±1℃以內(nèi)，電芯擺放4個(gè)在箱內(nèi)上層出風(fēng)口、下層出風(fēng)口、上層回風(fēng)口、下層回風(fēng)口，電芯擺放處風(fēng)速為箱內(nèi)上層出風(fēng)口2.2m/s、下層出風(fēng)口2.1m/s、上層回風(fēng)口0.6m/s、下層回風(fēng)口0.4m/s。
測(cè)試總結(jié)：
①上層出風(fēng)口電芯測(cè)試過(guò)程中，電池表面溫度最高為-14.2℃；
②下層出風(fēng)口電芯測(cè)試過(guò)程中，電池表面溫度最高為-14.9℃；
③上層回風(fēng)口電芯測(cè)試過(guò)程中，電池表面溫度最高達(dá)到-8.3℃
④下層回風(fēng)口電芯測(cè)試過(guò)程中，電池表面溫度最高達(dá)到-7.8℃
4、出風(fēng)處做風(fēng)向引導(dǎo)，改變風(fēng)循環(huán)方向測(cè)試，避免循環(huán)風(fēng)直吹電芯；
測(cè)試環(huán)境：labcompanion408升無(wú)風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗(yàn)箱把出風(fēng)口遮擋，把風(fēng)引導(dǎo)從內(nèi)箱兩側(cè)下到回風(fēng)口，溫度測(cè)量工具為日置LR8431-30多路溫度測(cè)量?jī)x，風(fēng)速測(cè)量?jī)x器:希瑪AR866A手持式風(fēng)速儀，箱內(nèi)溫度設(shè)定-20℃，溫箱指標(biāo)均勻度在2℃以內(nèi)，波動(dòng)度在0.6℃，溫度偏差±1℃以內(nèi)，電芯擺放在箱內(nèi)正中間，電芯擺放處風(fēng)速為0.2m/s
測(cè)試總結(jié)：
①高溫試驗(yàn)，結(jié)果溫度均勻性可以達(dá)到要求；熱空氣往蔓延上涌基本滿足要求；
②低溫條件下箱體內(nèi)部的溫度均勻性達(dá)不到要求，溫度偏差超過(guò)2℃；冷空氣密度大，自然下落，內(nèi)箱循環(huán)風(fēng)沒(méi)有直吹電芯，因此，箱內(nèi)有風(fēng)的位置與電芯擺放位置的溫度相差較大，電芯擺放處低溫始終無(wú)法穩(wěn)定
5、使用labcompanion408升無(wú)風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗(yàn)箱，多個(gè)電芯放入多格測(cè)試箱內(nèi)做-20℃充放電測(cè)試；
測(cè)試環(huán)境：無(wú)風(fēng)高低溫試驗(yàn)箱，溫度測(cè)量工具為日置LR8431-30多路溫度測(cè)量?jī)x，箱內(nèi)溫度設(shè)定-20℃，溫箱指標(biāo)均勻度在0.8℃以內(nèi)，波動(dòng)度在0.3℃，溫度偏差±0.8℃以內(nèi)，共測(cè)試8個(gè)電芯，8個(gè)電芯各自擺放在單個(gè)容器內(nèi)，電芯擺放處為無(wú)風(fēng)狀態(tài)。
測(cè)試總結(jié)：
①高溫試驗(yàn)，8個(gè)容器內(nèi)的溫度接近一致，電8個(gè)電芯測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果幾乎一致。
②低溫試驗(yàn)，8個(gè)容器內(nèi)的溫度接近一致，電8個(gè)電芯測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果幾乎一致。
在無(wú)風(fēng)環(huán)境下，電芯產(chǎn)生的熱量被容器內(nèi)的溫度均勻消耗了，幾個(gè)電芯都是在同一種溫度環(huán)境，并且沒(méi)有風(fēng)循環(huán)給每個(gè)電芯不一樣的風(fēng)速和受風(fēng)面，電芯測(cè)試結(jié)果出奇的接近，是非常理想的測(cè)試設(shè)備。
6、冷卻板夾具測(cè)試，將電芯表面用冷卻板直接貼合，冷卻板內(nèi)溫度控制在-20℃進(jìn)行循環(huán)，并放進(jìn)高低溫試驗(yàn)箱做-20℃溫度循環(huán)；
測(cè)試總結(jié)：
測(cè)試過(guò)程中，電池兩個(gè)大面完全與冷卻板貼為一體；
冷卻板制冷效果相當(dāng)好，在給電芯做溫度測(cè)試時(shí)溫度比較穩(wěn)定，測(cè)試結(jié)果比加鋁板測(cè)試結(jié)果還要差。
7、將電芯進(jìn)容器內(nèi)密封，容器采用1.5mm不銹鋼滿焊，放進(jìn)高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)；
①用1.5mm304不銹鋼做4個(gè)四方的盒子，其中一面開(kāi)口，放進(jìn)充放電測(cè)試線，在盒子內(nèi)連接好電芯；
②用1.5mm鋁板焊接做4個(gè)四方的盒子，其中一面開(kāi)口，放進(jìn)充放電測(cè)試線，在盒子內(nèi)連接好電芯；
影響測(cè)試的因素
電芯完全沒(méi)有接觸到高低溫防爆環(huán)境試驗(yàn)箱內(nèi)的循環(huán)風(fēng)，通過(guò)盒子傳導(dǎo)溫度到電芯，溫度穩(wěn)定后盒子內(nèi)的均勻度非常好！完全無(wú)風(fēng)的狀態(tài)下，讓電芯發(fā)揮了原有的性能指標(biāo)。
缺點(diǎn)：盒子裝電芯流程繁瑣，溫度穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，不銹鋼相對(duì)鋁板溫度更慢。
從以上測(cè)試中可以看出，多個(gè)產(chǎn)品同時(shí)放電時(shí)放電效率的一致性要求較高，需要解決兩個(gè)問(wèn)題：
1、多個(gè)電芯放置處的風(fēng)速要一致；風(fēng)速一致，風(fēng)速的大小偏差，直接影響到電芯發(fā)熱量，目前市面上所有的高低溫箱均不符合要求或浪費(fèi)空間太大。
2、多個(gè)電芯放置處的溫度要一致；單箱體空間太大，溫度均勻度要控制的相當(dāng)好，風(fēng)吹得到的地方和風(fēng)吹不到的地方，盡量不要放電芯，盡量都放在同一水平線的位置。
測(cè)試總結(jié)：
labcompanion無(wú)風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)需要考慮的因素比較多，比如：安全、防爆、泄壓、排氣、制冷控制、循環(huán)方式、循環(huán)風(fēng)影響等，因此鋰電池的環(huán)境試驗(yàn)箱應(yīng)該是行業(yè)專用，以往老式強(qiáng)制空氣循環(huán)式的環(huán)境箱可能要遭到淘汰。
