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中國在能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，鋰電池產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷高速增長。隨著鋰電池相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，人們關(guān)注的焦點已經(jīng)從電池的續(xù)航能力轉(zhuǎn)向了安全性能。深入研究探索鋰電池原位產(chǎn)氣量以及內(nèi)部氣壓問題，對于推動鋰電池儲能技術(shù)的發(fā)展具有重大意義。

1、鋰電池內(nèi)部氣壓測試重要性

傳統(tǒng)的溫度、電壓等安全性監(jiān)測指標(biāo)難以實現(xiàn)早期預(yù)警，而交流阻抗等創(chuàng)新性方法由于成本和準(zhǔn)確度問題尚未能實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，氣體相對于溫度、電壓、爬電距離等參數(shù)具有更短的響應(yīng)時間。因此，利用產(chǎn)氣現(xiàn)象進(jìn)行動力電池?zé)岚踩录脑缙诒O(jiān)測具有重要的研究價值和現(xiàn)實意義[1]。這種監(jiān)測方法能夠及時發(fā)現(xiàn)電池?zé)岚踩录?，有助于預(yù)防潛在的安全隱患，保障電池系統(tǒng)的正常運行。

在業(yè)內(nèi)，電池內(nèi)部氣壓通常被視為熱安全事件的重要判定依據(jù)。在正常的充放電過程中，電池內(nèi)部氣壓和外殼溫度會呈現(xiàn)小幅規(guī)律性波動。而在過充、過放、外部短路等異常狀態(tài)下，內(nèi)部氣壓數(shù)值會急劇上升。通過實時監(jiān)測鋰電池內(nèi)部氣壓，我們可以較早地識別電池的安全風(fēng)險，避免熱失控及燃燒爆炸等嚴(yán)重后果。尤其是在舊電池回收利用領(lǐng)域，這種監(jiān)測方法具有巨大的應(yīng)用價值。

2、鋰電池內(nèi)部氣壓測量痛點

針對鋰電池內(nèi)部氣壓的測量方式，目前普遍采用的是“間接法”測量。首先，其存在氣密性不佳的問題，待測電池與測量儀器之間需要多個管路連接，導(dǎo)致實驗操作過程較為繁瑣，增加了數(shù)據(jù)誤差，降低了結(jié)果重現(xiàn)性。其次，“間接法”測量在應(yīng)用中的適用性受限，無法同時進(jìn)行軟包電池、方形電池、圓柱電池等多種類型電池的測試。

除了測量方法的選擇，我們還應(yīng)該關(guān)注鋰電池內(nèi)部氣壓監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。通過標(biāo)準(zhǔn)化的氣體接口、測量規(guī)范，可以確保測試數(shù)據(jù)一致性和可比性。通過推廣“直接法”測量方法的應(yīng)用、制定統(tǒng)一的測量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及重視測試操作過程中的安全性問題，我們可以進(jìn)一步提高鋰電池內(nèi)部氣壓監(jiān)測的準(zhǔn)確性和可靠性，為鋰電池的安全監(jiān)測和回收利用提供更有效的支持。

3、DC IPT測試技術(shù)亮點

2023年，武漢電弛新能源有限公司研發(fā)團隊經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，成功推出了DC IPT原位氣體內(nèi)壓測定儀，為鋰電池測試提供了全新的解決方案。該產(chǎn)品方案得到了行業(yè)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)的認(rèn)可，其具有以下優(yōu)點：

（1）直接穿刺，精準(zhǔn)測量

大道至簡，摒棄“間接法”測量方式，采用類似于外科穿刺方式，直接對鋰電池內(nèi)部氣體及壓力進(jìn)行取樣和測量。通過鋰電池穿刺取樣這種直接測量方法，可以快速獲取真實、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而極大地提升檢測質(zhì)量效率。

這種直接測量方法的實現(xiàn)原理是，利用專門設(shè)計的密封穿刺裝置在電池表面制造一個局部密封的小孔，然后將電池內(nèi)部氣體導(dǎo)出到測量探頭，直接測量電池內(nèi)部的壓力或進(jìn)行進(jìn)一步的氣體成分分析。這種測量方式不僅可以避免系統(tǒng)漏氣而產(chǎn)生的誤差，還可以實現(xiàn)對不同類型鋰電池（如軟包電池、方形電池、圓柱電池等）的快速取樣。

（2）氣體采樣，兼容并包

“間接法”測量的另一大弊端在于其兼容性。由于這種方法只能針對特定類型的鋰電池進(jìn)行測量，這無疑增加了測試成本和時間。

為了解決這一問題，我們開發(fā)了一種全新的鋰電池氣體采樣接口，該接口具有廣泛的兼容性，可以同時測量不同類型的鋰電池，包括軟包電池、方形電池和圓柱電池等。這一創(chuàng)新性接口的設(shè)計與開發(fā)基于我們對電池內(nèi)部氣壓監(jiān)測的深入理解和多年的專業(yè)經(jīng)驗。通過這種新型氣體采樣接口，我們可以快速、準(zhǔn)確地獲取各種類型鋰電池的氣體內(nèi)壓數(shù)據(jù)，從而更好地評估其安全性能。這種兼容并包的測量方式不僅提高了測試效率，也降低了測試成本和風(fēng)險。

（3）兼容性強：

DC IPT創(chuàng)新性地引入了“鋰電池氣體采樣接口（GSP）”這一技術(shù)，類似于廣泛使用的Type-C接口，實現(xiàn)了不同品牌和類型電池測試的兼容性和互換性。DC IPT鋰電池氣體采樣接口（GSP）打破了傳統(tǒng)測量方法的局限性和弊端，可同時進(jìn)行軟包電池、方形電池、圓柱電池的測試，無需因不同類型的電池更換不同的測量設(shè)備或方法。

• 高效便捷：用戶無需在不同的測量設(shè)備之間切換或等待適配，提高了測試效率，降低了時間和人力成本。

• 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確：采用先進(jìn)的測量技術(shù)和算法分析，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

• 高重復(fù)性：由于采用了標(biāo)準(zhǔn)化的接口設(shè)計和測量流程，保證了測量結(jié)果的可重復(fù)性和一致性，有利于結(jié)果的比較和分析。

（4）網(wǎng)絡(luò)接口，云端數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)也是生產(chǎn)力，高效率的信息傳遞可以提升企業(yè)測試效率，對每塊電池的質(zhì)量狀態(tài)做出快速預(yù)判。為了滿足這一需求，DC IPT預(yù)設(shè)網(wǎng)絡(luò)接口，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)聯(lián)云上網(wǎng)，以及與其他測試設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和共享。這使得企業(yè)可以構(gòu)建一個完整的電池測試和管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對電池測試數(shù)據(jù)的全面管理和分析。用戶可以跨平臺（PC 、手機、Pad等）訪問每塊電池的氣體內(nèi)壓測試數(shù)據(jù)，掌握質(zhì)量情況。

（5）多通道定制，高通量測試

在電池測試中，通道數(shù)量是衡量設(shè)備測試能力的重要指標(biāo)之一。單臺設(shè)備的通道數(shù)量越高，可承載的測試容量就越大，高通道帶來的經(jīng)濟優(yōu)勢，不言而喻。DC IPT標(biāo)準(zhǔn)款為8通道設(shè)計，可以大大提高測試效率，降低測試時間和成本。也可以根據(jù)客戶需求，定制設(shè)計更多通道提高測試通量，使得設(shè)備可以適應(yīng)多種測試場景和需求，具有更強的靈活性和可擴展性。無論是大型企業(yè)還是研究機構(gòu)，都可以根據(jù)自身的測試需求和規(guī)模，選擇適合的通道數(shù)量和配置。

此外，DC IPT的多通道設(shè)計還具有優(yōu)秀的穩(wěn)定性和可靠性。每個通道都采用了獨立的測量電路，確保了測試的準(zhǔn)確性和一致性。

4、結(jié)語

鋰電池企業(yè)內(nèi)部的運營和發(fā)展受到多種因素的影響，其中電池材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)是重要影響因素之一。為了確保鋰電池的質(zhì)量和安全性，企業(yè)需要采取一系列措施來監(jiān)測和控制這些因素。

從現(xiàn)實角度而言，鋰電池內(nèi)部氣壓測試設(shè)備是評估電池性能和質(zhì)量的重要工具。通過早期使用這種設(shè)備，企業(yè)可以快速篩選出合格的電池產(chǎn)品，淘汰不良品，從而降低出廠后的熱失控安全風(fēng)險。

這種測試設(shè)備的預(yù)警意義非常凸顯，因為它能夠在早期發(fā)現(xiàn)潛在的問題和缺陷，為企業(yè)提供了寶貴的時間來采取糾正措施，避免潛在的安全風(fēng)險。此外，這種測試設(shè)備還可以幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，從而為企業(yè)帶來重要的經(jīng)濟價值。

與此同時，由于鋰電池廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如電動汽車、儲能系統(tǒng)等，其安全性和可靠性對于社會和環(huán)境的影響至關(guān)重要。通過使用鋰電池內(nèi)部氣壓測試設(shè)備，企業(yè)可以確保電池產(chǎn)品的安全性和可靠性，減少潛在的安全事故和環(huán)境風(fēng)險，為社會和環(huán)境也帶來了積極的影響和效益。

引用資料：

1、《基于產(chǎn)氣分析的動力電池安全監(jiān)測方法綜述》, 郝維健,李琛,陸春,胡建,鄭天雷,馬天翼

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