《储能材料与器件分析测试技术》课件-过充放电、热滥用、振动测试与分析

过充放电、热滥用、振动测试与分析01过充电测试02过放电测试03热滥用测试04振动测试01过充电测试一、过充电测试过充电指锂离子电池过充时，充电电压超过设定的电压，如电池额定电压3.7V，满电电压4.2±0.05V。也就是最高电压4.25V，超过了4.25V就叫过充。过充时，电池电压随极化增大而迅速上升，会引起正极活性物质结构的不可逆变化及电解液的分解，出现大量气体，放出大量的热，使电池温度和内压急剧新增，内部隔膜融化或收缩，导致正负极材料接触短路，存在爆炸、燃烧等隐患。过充对电池有什么危害呢？一、过充电测试过充电测试步骤电池以0.1C恒流放电至2.75V，静置10min；以1C恒流充电至4.65V，然后4.65V恒压充电，截止电流为0.01C，静置10min。试验过程中监测电池温度变化，当出现以下两种情形之一时，试验终止：a）电池持续充电时间达到7h或制造商定义充电时间中较大值；b）电池温度下降值达到温度最大值的20%。当有争议时，a）和b）选较严者。要求：电池不起火，不爆炸。02过放电测试二、过放电测试过放电是指放电时电压达到额定电压还继续放电，如三元锂离子电池额定放电电压3.2V，低于3.2V还继续放电就是过放。锂电极中锂离子过度溶解，破坏电极材料结构、减少电池容量，还会改变电解液浓度，致其分解、产生有害气体甚至引发热失控反应；引发电池内部化学反应逆向进行，产生过多热量，加速电池老化损坏，且使正负极材料间化学反应失衡，损害电池性能与寿命；过放电程度深时，铜枝晶堵塞隔膜孔隙致内短路，局部电流密度大、产热剧增，热蓄积使极片表面SEI膜和电解液分解产气，加剧电池失效。过放对电池有什么危害？二、过放电测试过放电测试步骤在25±5℃，电池以0.3C恒流充电至3.65V；以3.65V恒压充电至电流降为0.05C时停止充电，静置10min。然后以0.3C电流放电，直至电池电压为0V，观察1h。要求：电池不起火，不爆炸，不冒烟或漏液。03热滥用测试热滥用三、热滥用测试电池热滥用试验对保障电池产品安全性意义重大，能模拟电池在极端条件下的工作状态，直观的呈现热失控过程（如温度骤升、气体释放、电解液泄漏、燃烧爆炸等），有助于深入理解热失控机理、评估安全性能与优化电池设计。评估安全性能量化评估电池在极端条件下的安全性能，得出热失控触发温度等关键指标，为电池安全认证提供科学依据，提升产品市场竞争力。指导设计改进依据试验数据剖析热失控原因，找出设计薄弱点，针对性地优化电池材料配方、结构设计等，推动电池技术进步发展。热滥用三、热滥用测试提高可靠性发现电池在极端条件下的弱点和故障模式，改进设计和制造过程，提高电池可靠性和稳定性，保障实际使用安全。符合法规标准助力电池制造商验证产品是否符合电动汽车、储能系统等行业领域的法规和标准，确保产品合规安全，利于市场推广应用。热滥用三、热滥用测试设备高低温湿热实验箱高低温湿热实验箱主要组成部分加热系统温控系统安全保护系统数据采集监控系统试验腔体加热系统01采用电阻丝、陶瓷加热器等高效加热元件，可快速且均匀地使试验腔内温度升至预设值，模拟电池高温工作状态，保障试验条件准确且可重复。热滥用三、热滥用测试设备高低温湿热实验箱高低温湿热实验箱主要组成部分加热系统温控系统安全保护系统数据采集监控系统试验腔体温控系统02借助精密温度传感器和先进控制算法，实现对试验腔内温度的精准控制与稳定维持，确保测试结果准确可靠。安全保护系统03涵盖超温、过流、短路保护等多重机制，试验中出现异常时能即刻切断电源，阻止事故恶化，为试验安全提供有力保障。三、热滥用测试数据采集与监控系统04实时记录并显示温度、电压、电流等关键参数，支持数据存储与分析，为研究人员提供详尽数据，助力深入理解电池热失控机理和评估电池安全性能。试验腔体05由耐高温、耐腐蚀材料制成，密封性和绝缘性良好，保障试验安全稳定，确保试验环境稳定且可控。三、热滥用测试热滥用测试步骤在25±5℃，电池以0.3C恒流充电至3.65V；以3.65V恒压充电至电流降为0.05C时停止充电，静置10min。然后将电池放入烘箱中，按照5±2℃/min的速率由室温升至130±2℃，并保持此温度30min后停止加热；要求：电池不起火，不爆炸。04振动测试振动四、振动测试将电池紧固到振动试验台上，按下述条件进行线性扫频振动试验：（a）振动方向：上下单振动；（b）振动频率：10Hz-55Hz；（c）最大加速度：30m/