锂离子电池热失控产气爆炸极限测试系统与流程

　　锂离子电池热失控产气爆炸极限测试，是评估电池在热失控过程中释放的可燃气体是否会在密闭或半密闭空间(如电池包、储能舱、车厢)内达到爆炸浓度范围(即处于爆炸下限 LEL 与上限 UEL 之间)，从而引发二次爆炸或火灾的关键安全实验。

　　测试系统与流程

　　测试通常分为产气收集与分析与爆炸极限测定两大步骤，需要高度定制化的实验平台。

　　步骤一：标准产气与收集

　　触发装置：

　　常用方法：外部加热(加热膜包裹)、过充、或内部短路(如针刺)。

　　为获得稳定可重复的产气样本，外部加热法常用。

　　气体收集系统：

　　密闭爆发容器： 电池被置于一个已知体积的高强度、耐高温高压的密闭容器中。

　　在线气体采集： 容器通过管路与气相色谱仪、傅里叶变换红外光谱仪在线连接。

　　集气袋采集： 在容器出口处，使用惰性气体保护的Tedlar集气袋，在特定时间点采集气体样本，用于离线分析。

　　关键测量：

　　压力曲线： 记录热失控过程中容器内的压力随时间变化曲线，用于计算总产气量。

　　温度曲线： 电池表面温度、气体温度。

　　气体成分与浓度： 使用GC-MS或GC-TCD/FID分析。典型可燃成分包括：H₂, CO, CH₄, C₂H₄, C₂H₆ 等(其中H₂和CO通常占比z高，也z危险)。

　　步骤二：爆炸极限测定

　　获取产气样本后，需测定其与空气混合后的爆炸极限。主要有两种方法：

　　理论计算法(初步估算)：

　　莱-夏特尔定律： 对于已知精确成分的混合气体，可根据各组分的爆炸极限，按体积分数加权估算混合气的爆炸极限。

　　公式： Lmix = 1 / Σ (yi / Li)，其中yi为某组分体积分数，Li为其爆炸极限。

　　局限性： 电池产气成分复杂且不稳定，此方法仅为估算，必须通过实验验证。

　　实验测定法(权威方法)：

　　标准装置： 采用20升球形爆炸球或圆柱形爆炸管。

　　标准流程(以20L球为例)：

　　抽真空： 将爆炸球抽至接近真空。

　　配气： 根据产气分析结果，按比例将模拟的产气混合气(或实际采集的稀释后气体)和空气/氧气注入球内，精确控制浓度。

　　搅拌与点火： 使用内部风扇使气体混合均匀，在球体中心使用高能电火花(通常10kJ)点火。

　　判据： 通过压力传感器监测点火后的压力上升。若压力上升超过初始压力的5%或7%(不同标准有差异)，即判定为发生爆炸。

　　上下限确定： 通过改变混合气浓度，重复实验，找到刚好发生爆炸的浓度下限和上限。

      来源：网络