一、前言
2025年上半年，中國(guó)新能源汽車(chē)零售滲透率達(dá)50.2%，創(chuàng)下同期歷史新高；另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，6月國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)零售市場(chǎng)中，自主品牌新能源車(chē)型滲透率亦達(dá)48%。這一系列數(shù)據(jù)表明，新能源汽車(chē)已逐步成為國(guó)內(nèi)消費(fèi)者購(gòu)車(chē)的主流選擇之一。然而，純電動(dòng)車(chē)型長(zhǎng)期面臨的 “里程焦慮” 問(wèn)題仍較為突出，該問(wèn)題在一定程度上制約了消費(fèi)者對(duì)純電車(chē)型的購(gòu)買(mǎi)意愿，成為新能源汽車(chē)市場(chǎng)進(jìn)一步滲透的關(guān)鍵瓶頸。
當(dāng)前技術(shù)背景下，提高鋰電池能量密度，從而進(jìn)一步增加新能源汽車(chē)純電續(xù)航里程，是解決“里程焦慮”的有效途徑。目前行業(yè)內(nèi)提高鋰電池能量密度的方法有很多：如增加電池的鎳含量、優(yōu)化電解液成分或狀態(tài)，或?qū)㈦姵刎?fù)極材料改為鋰金屬等。基于仰儀科技在鋰電池測(cè)試領(lǐng)域多年積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鋰電池能量密度越高，其熱失控過(guò)程的劇烈程度通常越顯著。這一特性具體可通過(guò)熱失控過(guò)程中的樣品溫升速率、熱失控最高溫度、熱失控過(guò)程影像記錄等數(shù)據(jù)及資料得以量化與觀察。高能量密度鋰電池?zé)崾Э匾恢笔墙^熱熱失控測(cè)試中的一個(gè)難點(diǎn)，由于其升溫速度快、熱失控峰值溫度高、熱失控持續(xù)時(shí)間短、能量釋放強(qiáng)度大的特性，測(cè)試過(guò)程中一方面易因數(shù)據(jù)采集不及時(shí)導(dǎo)致關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)缺失，另一方面可能干擾測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，甚至損壞測(cè)試儀器。
仰儀科技BAC-800B大型電池絕熱量熱儀憑借其符合國(guó)標(biāo)GB150的密封倉(cāng)體外殼、變頻采集速率(最高可達(dá)100Hz)以及B型熱電偶測(cè)溫(測(cè)溫范圍900~1800℃)三重核心優(yōu)勢(shì)，可有效應(yīng)對(duì)高能量密度鋰電池?zé)崾Э販y(cè)試的技術(shù)挑戰(zhàn)。
圖1 BAC-800B大型電池絕熱量熱儀
二、實(shí)驗(yàn)方案
本次實(shí)驗(yàn)采用BAC-800B對(duì)180Ah的三元九系鋰電池進(jìn)行絕熱熱失控測(cè)試。并在電池不同點(diǎn)位布置N型及B型熱電偶進(jìn)行測(cè)溫，利用夾具固定電池保證熱電偶始終與電池保持緊密連接。搭配高頻壓力傳感器對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最后在儀器腔體外部采用高速攝像機(jī)對(duì)電池?zé)崾Э剡^(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)多維度監(jiān)控及分析。
測(cè)試結(jié)果
圖2 三元九系電池?zé)崾Э?a)溫度&電壓-時(shí)間曲線(xiàn)、溫升速率-溫度曲線(xiàn)和(b)附加熱電偶溫度-時(shí)間曲線(xiàn)
圖3 三元九系電池?zé)崾Э?a)產(chǎn)氣速率曲線(xiàn)及(b)產(chǎn)氣量曲線(xiàn)
對(duì)圖2溫度數(shù)據(jù)及圖3產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，該電池?zé)崾Э厥謩×遥⑶曳糯髽悠窚囟惹€(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，整個(gè)熱失控過(guò)程從開(kāi)始到結(jié)束持續(xù)不到3s，就完成了1300℃以上的溫升，溫升速率達(dá)到了200000℃/min以上。同時(shí)，觀察氣體數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在熱失控過(guò)程中最大產(chǎn)氣速率達(dá)到15000L/min以上，展現(xiàn)了鋰電池燃爆時(shí)極強(qiáng)的沖擊力。
圖4 電池?zé)崾Э鼐植糠糯髨D
視頻1 電池?zé)崾Э厮查g視頻監(jiān)控
通過(guò)以上視頻資料可清晰地感受到電池爆炸的劇烈程度，這些數(shù)據(jù)表明高能量密度電池?zé)崾Э睾蟮膰?yán)重后果，幫助研究人員不斷提升安全防護(hù)邊界。
該電池的T1溫度與T2溫度雖處于較高區(qū)間，但相較于第一代有顯著提升。這一指標(biāo)的優(yōu)化，印證了其在安全性能上的系統(tǒng)性進(jìn)步，為高能量密度電池安全應(yīng)用提供有力支撐。
通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，利用仰儀科技BAC-800B大型絕熱量熱儀進(jìn)行大容量高能量密度的鋰電池?zé)崾Э販y(cè)試，一方面展示高能量密度電池?zé)崾Э貏×页潭?，另一方面?yàn)證了儀器的可靠性能。
參考資料：[1]中國(guó)汽車(chē)流通協(xié)會(huì)乘用車(chē)市場(chǎng)信息聯(lián)席分會(huì)《2025年6月份全國(guó)新能源市場(chǎng)深度分析報(bào)告》http://www.cpcaauto.com/newslist.php?types=csjd&id=3931
