無風高低溫試驗箱與傳統(tǒng)高低溫試驗箱測試對比，助力鋰電研發(fā)精準

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：改變風向、調(diào)整風速、制作容器、電池表面貼板等等，在-20℃條件下進行放電測試，（由于客戶不愿公布名稱和測試數(shù)據(jù)，我們只做文字復述，布測試圖片及測試過程）7項測試方式分析如下：

   1、（調(diào)整風速）采用上出風下回風結(jié)構(gòu)，通過變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，降低箱體內(nèi)循環(huán)風的風速；

   ①風速降低到1m/s后，箱體內(nèi)的溫度均勻指標與波動指標在溫度到達設定溫度后穩(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強能夠滿足測試要求；

   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℃，表面風速有較大差異，即便是調(diào)整風速降低到1m/s，兩處的風速差異仍然很大（出風口風速為1m/s時，回風口風速為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：408升防爆高低溫試驗箱，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，風速測量儀器：?，擜R866A手持式風速儀，三種方式同時測試，均放在箱內(nèi)中間層，并排擺放，箱內(nèi)溫度設定-20℃，溫箱指標均勻度在2℃以內(nèi)，波動度在0.6℃，溫度偏差±1℃以內(nèi)，箱內(nèi)出風口風速2m/s，回風口風速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，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℃；

   鋁板導溫效果好，與硅膠板相反，測試結(jié)果相當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高低溫試驗箱做-20℃充放電測試；

   測試環(huán)境：408升防爆高低溫試驗箱，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，風速測量儀器:?，擜R866A手持式風速儀，箱內(nèi)溫度設定-20℃，溫箱指標均勻度在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)上層出風口、下層出風口、上層回風口、下層回風口，電芯擺放處風速為箱內(nèi)上層出風口2.2m/s、下層出風口2.1m/s、上層回風口0.6m/s、下層回風口0.4m/s。

   測試總結(jié)：

   ①上層出風口電芯測試過程中，電池表面溫度最高為-14.2℃；

   ②下層出風口電芯測試過程中，電池表面溫度最高為-14.9℃；

   ③上層回風口電芯測試過程中，電池表面溫度最高達到-8.3℃

   ④下層回風口電芯測試過程中，電池表面溫度最高達到-7.8℃

   4、出風處做風向引導，改變風循環(huán)方向測試，避免循環(huán)風直吹電芯；

   測試環(huán)境：408升防爆高低溫試驗箱把出風口遮擋，把風引導從內(nèi)箱兩側(cè)下到回風口，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，風速測量儀器:?，擜R866A手持式風速儀，箱內(nèi)溫度設定-20℃，溫箱指標均勻度在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)風沒有直吹電芯，因此，箱內(nèi)有風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、使用公司自主研發(fā)的無風高低溫試驗箱，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)溫度設定-20℃，溫箱指標均勻度在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，并且沒有風循環(huán)給每個電芯不一樣的風速和受風面，電芯測試結(jié)果出奇的接近，是非常理想的測試設備。

   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℃進行循環(huán)，并放進高低溫試驗箱做-20℃溫度循環(huán)；

   測試總結(jié)：

   測試過程中，電池兩個大面與冷卻板貼為一體；

   冷卻板制冷效果相當好，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、將電芯進容器內(nèi)密封，容器采用1.5mm不銹鋼滿焊，放進高低溫試驗箱內(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

   電芯沒有接觸到高低溫箱內(nèi)的循環(huán)風，通過盒子傳導溫度到電芯，溫度穩(wěn)定后盒子內(nèi)的均勻度非常好！無風的狀態(tài)下，讓電芯發(fā)揮了原有的性能指標。

   缺點：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速要一致；風速一致，風速的大小偏差，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好，風吹得到的地方和風吹不到的地方，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)：

   環(huán)境試驗箱設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)風影響等，因此鋰電池的環(huán)境試驗箱應該是行業(yè)專用，以往老式強制空氣循環(huán)式的環(huán)境箱可能要遭到淘汰。

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