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BINDER 模擬箱中的新能源汽車電池研究
BINDER 模擬箱中的新能源汽車電池研究
化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池，一般簡稱為電池。放電后，能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生——把電能儲存為化學(xué)能；需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。將這類電池稱為蓄電池(Storage Battery)，也稱二次電池。所謂蓄電池即是貯存化學(xué)能量，于必要時(shí)放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。
新能源電池
目前用在汽車上的動(dòng)力電池，大致分為鉛酸蓄電池、鋰電池、鎳氫電池。其中鎳氫電池僅豐田的非插電混動(dòng)車中使用，不適合作為單獨(dú)的動(dòng)力源；鉛酸電池主要運(yùn)用在低速電動(dòng)車，也就是俗話說的“老頭樂”；鋰電池是使用為廣泛的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池。鋰電池根據(jù)材料的不同，又分為許多種，目前應(yīng)用成熟的主要為三元鋰電池和磷酸鋰電池，市面上采用鋰電池的車型基本都是這兩種電池。
電池研究的必要性
為了在變化條件下，確定各個(gè)電池單元和模塊的使用壽命和功率，作為技術(shù)服務(wù)企業(yè) TÜV SÜD 將對各個(gè)電池部件進(jìn)行硬度測試。用于汽車或消費(fèi)領(lǐng)域的電池單元和模塊都須經(jīng)過測試。
在 BINDER 出品的環(huán)境模擬箱或低溫培養(yǎng)箱中，將在不同溫度范圍內(nèi)檢測電池單元和模塊的溫度耐受性并進(jìn)行壽命分析。進(jìn)行壽命測試時(shí)，將確定部件循環(huán)的季節(jié)老化特征，以及在變化的環(huán)境影響下的老化特征。此時(shí)通常采用性能的 70% 和 80% 之間的值作為參考值。在壽命檢測（標(biāo)準(zhǔn)安全包 A）中，部件將在不通電的情況下經(jīng)受交替的溫度考驗(yàn)，通過該方式模擬循環(huán)的季節(jié)老化。該設(shè)備配有第二臺緊密貼合的獨(dú)立可調(diào)的溫度安全裝置，能使檢測箱在不通電的情況下處于工廠預(yù)設(shè)的 120°C 溫度下，并防止其過度升溫。控制器限定為 120°C，為該項(xiàng)安全措施提供了保障。
用脈沖式電流進(jìn)行溫度交替測試，為確定電池單元和模塊的性能（安全包 P），將進(jìn)行全面的性能測試。為此，部件將在溫度持續(xù)變化和通電與不通電狀態(tài)的交替作用下，達(dá)到其性能和負(fù)荷能力的邊界值。例如，在低溫培養(yǎng)箱中，檢測物將承受在 -10°C 至 55°C 之間不斷變化的溫度。在環(huán)境模擬箱中，還可模擬溫度在 -30°C 至 60°C，相對濕度較高為 96% 的氣候范圍內(nèi)的檢測場景。測試時(shí)長各不相同。如果對材料要求嚴(yán)苛的情況下，部分檢測會持續(xù)數(shù)月。其他檢測，如果要求較低，則需要以年計(jì)。
BINDER模擬箱的案例研究
英國華威大學(xué)將來自德國圖特林根的BINDER模擬箱成功應(yīng)用于科研。作為“International Automotive Research Centre（IARC 汽車研究中心）”的一部分，新成立的“Energy Innovation Centre（能源創(chuàng)新中心）”致力于研發(fā)混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車蓄電池。未來的蓄電池將會變得更加強(qiáng)大，科學(xué)家們對環(huán)境模擬箱的要求也越來越高。
BINDER 模擬箱是他們的理想之選，“電池性能越強(qiáng)大，實(shí)驗(yàn)室中的測試也就越危險(xiǎn)。正因如此，科學(xué)家們要求設(shè)備安全”，新測試中心的工程師 Mark Amor-Segan 說。他在“Select Science”網(wǎng)站上的視頻采訪中強(qiáng)調(diào)，未來幾年，安全問題將在電池測試中凸顯其重要性。