BTC-500HEL大電池絕熱量熱儀

產(chǎn)品簡介

BTC-500大電池測試量熱儀是HEL公司經(jīng)典絕熱加速量熱儀PhiTEC（ARC）系列針對電池測試應用的升級版本——將經(jīng)典應用擴展至重要性越來越突出的儲能載體的熱危害測試以及電池熱管理系統(tǒng)性能評估領域。

隨著電池組體積的不斷增大，其發(fā)生熱失控導致火災或爆炸的危險性與過去相比的后果嚴重性也與日俱增。HEL  特據(jù)此提供多種型號ARC絕熱量熱儀以滿足不同客戶的精確需求。

作為真正具有實用價值的熱危害和熱管理系統(tǒng)安全評估工具，BTC能幫助電池設計和生產(chǎn)機構(gòu)更科學、從容地應對不斷增長的對大體積高性能電池的市場需求。BTC-500大電池測試量熱儀可為多次充放電循環(huán)過程提供穩(wěn)定的溫度控制，對各種規(guī)格電池的熱效應評估和潛在危險性分析提供準確數(shù)據(jù)。

一套設備即可完成所有測試

可精確測試小電池組件、18650電池、大電池及大電池組的相關數(shù)據(jù)。

可選配自動變焦內(nèi)置高清實時監(jiān)控/成像系統(tǒng)，全程記錄PhiTEC  BTC儀器內(nèi)部電池樣品在熱危害測試/充放電過程中的表觀現(xiàn)象，實現(xiàn)測試過程的可視化，提供更多直觀信息方便數(shù)據(jù)解讀。

BTC-500HEL大電池絕熱量熱儀技術

絕熱量熱

“絕熱"的字面意思為“熱量不可傳遞"，在熱力學中我們用它指代一個熱量無法傳入及傳出的系統(tǒng)，在實驗室測試中，它是通過將測試池所處的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)到到與測試池本身相同的溫度來實現(xiàn)的。此時，測試池及其環(huán)境溫度之間沒有溫差，從技術層面實現(xiàn)了系統(tǒng)的熱動態(tài)密閉，即測試池內(nèi)的任何熱量變化必然是其內(nèi)部化學反應過程所導致。

非常有趣的理論，卻代表著熱穩(wěn)定性研究的一大突破。

為什么要關心絕熱量熱呢？——為了安全。

在大型化工廠中，化學反應放熱的速度遠勝于工廠冷卻設備散熱的速度。在這種情況下，反應系統(tǒng)就具備了一定的絕熱特性——究其本質(zhì)，容器內(nèi)化學反應產(chǎn)生的所有熱量都積聚在自身體系中，這往往會導致嚴重的潛在危害性甚至惡性事故的發(fā)生。

因此，在大型化工廠進行工藝放大或是生產(chǎn)規(guī)模擴大之前，研究其化學反應的絕熱特性至關重要！

HEL的在線絕熱校準

PhiTEC (ARC)  系列絕熱加速量熱儀基于HEL海量的熱危害研究實驗數(shù)據(jù)，采用復雜精準的多維數(shù)學模型，僅需在每次實驗開始階段進行一個30分鐘的標準校準步驟，結(jié)合各溫度臺階下的動態(tài)修正，即可實現(xiàn)對體系的精確絕熱控制  。它可以精確測定不同規(guī)格或形狀測試池及樣品在不同測試條件下的熱損失情況，并進行反饋補償，無需對系統(tǒng)或測試池進行改變、無需復雜費時且不準確的“空彈校準"*。  

HEL資深的化學家和風險評估咨詢師經(jīng)過多年努力，將1970年代晚期陶氏化學基于絕熱量熱原理的ARC設備的技術性能推進到一個新的高度。HEL持續(xù)地致力于將其豐富的熱危害評估和化學反應研究經(jīng)驗注入其遠比傳統(tǒng)ARC更精良的專業(yè)化PhiTEC (ARC)  設備，為客戶提供一系列的的高性能絕熱安全工具，作為構(gòu)建現(xiàn)代安全實驗室的重要技術支柱。

 PhiTEC系列產(chǎn)品自1987年起，根據(jù)客戶安全咨詢的需求不斷進行改進，現(xiàn)已發(fā)展成為涵蓋從初級水平至專業(yè)水平的系列全套產(chǎn)品，足以滿足安全領域所有的專業(yè)應用需求。   PhiTEC I  (ARC)  絕熱加速量熱儀

PhiTEC I (ARC) 是經(jīng)典型的絕熱量熱儀,采用8~11毫升高壓玻璃、不銹鋼或合金測試池，可用于測試化學物質(zhì)，如各種液體、粉末、漿液，以及上述物質(zhì)混合、以及測試過程中加入液體或氣體等樣品，以獲取熱力學和動力學數(shù)據(jù)，如SADT、TMR等參數(shù)，并據(jù)此確定加工、貯存和運輸?shù)陌踩珬l件。

該設備也可應用于測試小規(guī)格電池（最大支持26650電池）和電池原材料的熱穩(wěn)定性及安全性。 PhiTEC  II 絕熱加速量熱儀  PhiTEC  II型絕熱加速量熱儀是低熱惰性因子絕熱加速量熱儀，適用于原位模擬大規(guī)模反應的實際熱危害過程、泄爆口設計、熱失控反應分析，可直接得到動力學和熱力學數(shù)據(jù)。向下兼容TSU及PhiTEC I (ARC)  型儀器全部功能，可使用標準ARC測試池進行測試，但其的優(yōu)勢在于可使用薄壁大體積測試池，通過在測試池外進行自動壓力跟蹤補償來確保測池內(nèi)外壓力一致，避免測試池爆裂及意外發(fā)生。

PhiTEC II的薄壁測試池意味著測試體系可以達到非常低的因子（亦稱絕熱因子或熱惰性因子）——可以精準預測化工廠大型反應裝置的安全性及潛在危險性。

BTC  大電池測試絕熱加速量熱儀

BTC電池測試量熱儀是HEL公司經(jīng)典絕熱量熱儀 PhiTEC (ARC)  系列針對電池測試的升級版本——將經(jīng)典應用擴展至重要性越來越突出的儲能載體設備測試，最大可容納Φ50 x 50cm規(guī)格的樣品。

BTC是PhiTEC I  (ARC) 的電池測試專業(yè)版，保留了PhiTEC I  (ARC)的所有優(yōu)點，同時采用了適應大電池（例如EV 或 HEV）的大測試艙室。該系統(tǒng)適用于測試各種類型的電池，從普通的AA電池到車輛電池至軍事或航空專用電池都可輕松應對。

特點和優(yōu)勢

PhiTEC BTC-500大電池絕熱量熱儀的設計

標配大體積絕熱腔（Φ35×35或Φ50×50  cm）用于測試大電池及大體積元件，并兼容材料及小規(guī)格電池測試
可選配標準規(guī)格絕熱腔，更方便快捷地用于電池材料、小電池（18650、26650等）測試
精確的溫度控制——多組跟蹤加熱器確保均勻加熱
直接測量樣品溫度
可擴展8組或16組不同的溫度數(shù)據(jù)采集通道，詳盡反映實驗全貌
可選配穿刺模擬、短路模擬及過充模擬測試組件
可選配電池內(nèi)外壓測試組件

安全控制設計

堅固的多層環(huán)形不銹鋼抗爆結(jié)構(gòu)外殼，耐壓高達30MPa
自動泄壓閥及防爆片雙重保護
自動緊急停車
自動快速冷卻模塊（選配）

測試應用

成品電池
電池元件( Anode, Cathode,  Electrolyte, SEI)
任何充放電狀態(tài)的電池（包括過充和過放）

絕熱量熱

HEL在線校準在每個實驗開始前僅需30分鐘即可自行完成，可在實驗運行過程中多次重復10分鐘的校準過程并實時修正，該方式可使儀器長期保持精準的校準狀態(tài)并可自動適應不同規(guī)格及形狀的測試池、電池及其他樣品。

充放電測試集成

全功能軟件集成控制的充放電循環(huán)裝置，供電功率/電流載荷可控范圍廣，可自動測試各種充電、放電、短路和其他常規(guī)操作下電池的相關數(shù)據(jù)及安全性能，也可與用戶自己提供的輔助測量設備配套使用。

測試實驗

系統(tǒng)提供4種測試方法，其中2種為標準測試

穩(wěn)定性測試

電池安全基本篩選方法，用于初步分析樣品熱穩(wěn)定性。儀器勻速升溫直至放熱反應開始 - 類似于DSC測試

加熱-等待-掃描 （H-W-S）

幾十年來，陶氏化學的經(jīng)典絕熱加速量熱儀ARC被廣為使用，PhiTEC沿用其標準設計，  樣品以階梯態(tài)勢升溫，每次升溫之間間隔足夠的時間以“搜索"放熱反應發(fā)生的起始點（Onset），其探測結(jié)果與設備靈敏度有關。一旦探測到放熱反應，系統(tǒng)會自動啟用絕熱追蹤模式，用于精確評定樣品安全性能。

該測試模式用于評估電池的熱穩(wěn)定性：BTC可準確測定電池自放熱起始溫度“onset"點、反應動力學參數(shù)、反應釋放的總能量等定量信息，從而對電池熱安全/熱危害進行全面的評估。測試數(shù)據(jù)也可用于電池的設計和研發(fā)。

破壞性試驗

也可將電池置于耐高壓的絕熱腔中進行破壞性實驗——通過測量密閉空間分解反應的氣體產(chǎn)生速度和溫升數(shù)值、溫升速率等評估其安全性或危害性。

以上應用包括濫用測試——評價物理性損壞（如穿刺或擠壓損壞）造成的電池性能改變，可選配標準穿刺/擠壓組件或和用戶定制組件。

放熱量和比熱測定

BTC可用于電池平均比熱Cp的測定，并可進一步對電池的自放熱（self-heating）參數(shù)進行定量分析，用于表征電池自放熱反應的能量輸出。

PhiTEC  BTC的低溫應用

PhiTEC  BTC-500大電池絕熱加速量熱儀超低溫/低溫應用

越來越多的鋰離子電池研究工作需要在低溫環(huán)境下進行，而標準的熱篩選量熱儀僅可在室溫以上工作。HEL公司的PhiTEC系列絕熱加速量熱儀最新擴展了低溫測試功能，能夠測試超低溫環(huán)境下電池的性能，低測試溫度可達-80℃，這一突破性的功能取決于以下兩個重要組件的性能優(yōu)勢：

此性能得益于：

1.系統(tǒng)機械性能的設計改進，爐體及測試池部分能夠通過制冷設備進行簡單快速的控溫冷卻，低可操作溫度由其外接制冷設備的性能決定（注：采用介質(zhì)制冷，遠優(yōu)于“風冷"，不會產(chǎn)生擾流、湍流等影響樣品本身熱性能測試的問題）。

2.全自動軟件控制使得儀器可以從任何起始溫度開始進行穩(wěn)定測試，無需任何額外的空彈校準。

事實上，以上兩個特性的結(jié)合，使得PhiTEC(ARC)  系統(tǒng)可立即連接制冷設備擴展其工作溫度范圍。這意味著PhiTEC (ARC)  的低溫模塊設計與標準模塊設計融為一體，地實現(xiàn)了從超低溫/低溫、到室溫、直至高溫測試性能的一致性。

熱敏感化學物質(zhì)、電池、電池組或電池原件的低溫絕熱測試典型數(shù)據(jù)如下圖所示，測試起始溫度為-20℃，采用標準HWS測試模式，直至儀器探測到放熱反應，從該溫度點（大約為20℃）開始，樣品進入自放熱階段。