labcompanion無風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗箱助力鋰電研發(fā)可靠精準(zhǔn)

labcompanion針對鋰電池行業(yè)的研究，與行業(yè)客戶聯(lián)合，對鋰電池做高低溫環(huán)境溫度模擬配合充放電測試，使用同一生產(chǎn)批次鋰離子動力電芯，測試采用了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)行放電測試，7項測試方式分析如下：

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)與波動指標(biāo)在溫度到達(dá)設(shè)定溫度后穩(wěn)定1個小時，溫度波動度滿足測試要求，但溫度均勻性就差很多只能勉勉強(qiáng)強(qiáng)能夠滿足測試要求；

②放電過程中，通過日置LR8431-30多路溫度測量儀測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;上下層樣品試驗結(jié)果數(shù)據(jù)相差較大；

測試總結(jié)：兩塊電池測試的溫度環(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，回風(fēng)口風(fēng)速為0.2m/s），因此測試結(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試，與未做過任何改裝的電芯對比測試；

測試環(huán)境：labcompanion408升無風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗箱，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，風(fēng)速測量儀器：希瑪AR866A手持式風(fēng)速儀，三種方式同時測試，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

測試總結(jié)：

①硅膠板：

放電容量為22685nAH,放電率81.20%；

測試過程中，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%；

測試過程中，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)高低溫試驗箱做-20℃充放電測試；

測試環(huán)境：labcompanion408升無風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗箱，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，風(fēng)速測量儀器:?，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)，波動度在0.6℃，溫度偏差±1℃以內(nèi)，電芯擺放4個在箱內(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。

測試總結(jié)：

①上層出風(fēng)口電芯測試過程中，電池表面溫度最高為-14.2℃；

②下層出風(fēng)口電芯測試過程中，電池表面溫度最高為-14.9℃；

③上層回風(fēng)口電芯測試過程中，電池表面溫度最高達(dá)到-8.3℃

④下層回風(fēng)口電芯測試過程中，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)方向測試，避免循環(huán)風(fēng)直吹電芯；

測試環(huán)境：labcompanion408升無風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗箱把出風(fēng)口遮擋，把風(fēng)引導(dǎo)從內(nèi)箱兩側(cè)下到回風(fēng)口，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，風(fēng)速測量儀器:?，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

測試總結(jié)：

①高溫試驗，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2℃；冷空氣密度大，自然下落，內(nèi)箱循環(huán)風(fēng)沒有直吹電芯，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法穩(wěn)定

5、使用labcompanion408升無風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗箱，多個電芯放入多格測試箱內(nèi)做-20℃充放電測試；

測試環(huán)境：無風(fēng)高低溫試驗箱，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，箱內(nèi)溫度設(shè)定-20℃，溫箱指標(biāo)均勻度在0.8℃以內(nèi)，波動度在0.3℃，溫度偏差±0.8℃以內(nèi)，共測試8個電芯，8個電芯各自擺放在單個容器內(nèi)，電芯擺放處為無風(fēng)狀態(tài)。

測試總結(jié)：

①高溫試驗，8個容器內(nèi)的溫度接近一致，電8個電芯測試數(shù)據(jù)結(jié)果幾乎一致。

②低溫試驗，8個容器內(nèi)的溫度接近一致，電8個電芯測試數(shù)據(jù)結(jié)果幾乎一致。

在無風(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，幾個電芯都是在同一種溫度環(huán)境，并且沒有風(fēng)循環(huán)給每個電芯不一樣的風(fēng)速和受風(fēng)面，電芯測試結(jié)果出奇的接近，是非常理想的測試設(shè)備。

6、冷卻板夾具測試，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)高低溫試驗箱做-20℃溫度循環(huán)；

測試總結(jié)：

測試過程中，電池兩個大面完全與冷卻板貼為一體；

冷卻板制冷效果相當(dāng)好，在給電芯做溫度測試時溫度比較穩(wěn)定，測試結(jié)果比加鋁板測試結(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)高低溫試驗箱內(nèi)；

①用1.5mm304不銹鋼做4個四方的盒子，其中一面開口，放進(jìn)充放電測試線，在盒子內(nèi)連接好電芯；

②用1.5mm鋁板焊接做4個四方的盒子，其中一面開口，放進(jìn)充放電測試線，在盒子內(nèi)連接好電芯；

影響測試的因素

電芯完全沒有接觸到高低溫防爆環(huán)境試驗箱內(nèi)的循環(huán)風(fēng)，通過盒子傳導(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)定時間長，不銹鋼相對鋁板溫度更慢。

從以上測試中可以看出，多個產(chǎn)品同時放電時放電效率的一致性要求較高，需要解決兩個問題：

1、多個電芯放置處的風(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。

測試總結(jié)：

labcompanion無風(fēng)高低溫防爆環(huán)境試驗箱設(shè)計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。