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追根溯源,电池研发实验室的设计几个侧重点

发布者:高跃旗 发布时间:2019-03-13 阅读:

全球化的能源危机造就了新能源行业的迅猛崛起,如电能、风能、水能、太阳能、潮汐能、地热能、氢能、核能和生物质能等。但是目前几乎所有新能源必须经过一定能源转换才能被末端设备进行使用,致使新能源在直接利用方面效率的低下,这也是目前新能源行业所亟待解决的问题。


现阶段能够被大量末端设备使用且可以被其它能源转换的能源只有电能,电气使用设备可分为在线式与离线式,在能源转换设备不能微型化之前,离线式的电气(电器)设备都有一个共用特点即需要蓄电池进行储能。所以未来蓄电池的用量会越来越大,对蓄电池的能量密度比需求越来越高,蓄电池的研发也必然会是持续性的,电池研发类实验室也将是必不可少的。


实验室设计,电池实验室设计


研发型实验室比较特殊,其原因在于此类实验室知道自己想要的是什么,需要用不同的材料和工艺达到目的,或者已经有一定的基础,需要在原有的设计上进行升级。当然大部分的研发过程都脱离不了材料的应用,或验证新型材料的使用是否能够达到自己最初的预期和考虑新型材料应用带来的风险能不能彻底解决。蓄电池研发实验室设计同样面临着以上的问题,但是蓄电池实验室面临的风险更大。


电池研发实验室基本分为五部分:

第一部分为化学环节,主要做绝缘材料、阴阳极材料(浆液)的研究与试制。

第二部分为物理环节,主要对材料的物理特性进行分析研究与试制。

第三部分为样品开发与试制环节,用新型材料进行试制。

第四部分为实验成品可靠性研究与分析环节,主要对已经制成的试验品进行各种各种环境下实际实验得出数据,不排除破坏性实验。

第五部分为失效分析环节,主要用于研究失败品的分析研究,在失败的基础上寻找失败的原因,从而找出正确的途径。


在蓄电池研发的可靠性试验环节,需要模拟各种极端环境情况来检验研发的蓄电池实际质量与品质。所以如果是汽车电池的研发,就要模拟各种极端环境(比如模拟高温、低温)状态下的充电与放电。如果在模拟相应的外部条件下会爆炸或起火,电池就不能实际应用。除此之外还会有其他的可靠性实验,比如雨淋、盐雾等实验。


所有的实验室都会有风险,而电池实验室的风险更大,主要风险源在于电池的爆炸与燃烧。电池爆炸的能量来源于瞬间短路所产生的热量无法释放而造成的,且电池的容量越大风险越大。而电池爆炸主要有以下几个原因:


1、能量过饱和导致的电化学反应形成的绝缘击穿。

2、产品生产干燥过程中温、湿度超标导致的电化学反应形成的绝缘击穿。

3、绝缘膜绝缘不达标或老化造成的短路隐患。

4、涂布过程空气的尘埃粒子超标埋下隐患。

5、混料前端的粒度过大,导致后期封装过程形成机械损伤造成的隐患。

6、在温湿度变化下原材料之间的热膨胀系数不同导致械损伤造成的隐患。

7、外力导致的机械损伤(针刺、跌落、震动等)造成的隐患。

8、气压变化导致的电池内部与外部的压力变化导致械损伤造成的隐患。


根据以上分析,我们在电池研发实验室设计的时候就有几个侧重点要注意:

1、保障前期第一二部分化学以及物理分析的准确性,以免在源头出错。

2、保障样品试制环节的环境温湿度、洁净度与试制工艺完全合格,以免在试制环节埋下隐患。

3、保障第四部分实验过程的安全隔离,即使爆炸也不应能够对人员造成伤害,且在实验区域以外可以随时终止实验。

4、确保第五环节的实验外部条件能够满足仪器设备需求与实验工艺需求,以保障分析的正确性。

5、各个环节的远程监控、数据收集要做到不丢失、不泄密。

6、实验室设计环节应考虑工艺不冲突、精度不干扰、承重不超标、使用更方便、安全无风险。


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