原位體積測試概述

電芯在充放電過程中會產(chǎn)生氣體，通過實時采集氣體可以分析電芯的性能測試狀況，包括氣體生成速率和總量。目前采用的檢測方法是“排水法”，即通過測量逸出的液體體積和單位時間內(nèi)的逸出量來計算氣體產(chǎn)生的總量和速率。然而，由于表面張力的影響以及氣候干燥條件和容器壁的粗糙度等因素的影響，這種方法容易導致檢測結果不準確。此外，以往的技術方法只能單次或多次測量電芯體積以記錄數(shù)據(jù)，無法實時監(jiān)控電芯在測試過程中的氣體產(chǎn)生量變化，例如在存儲和充放電過程中的氣體產(chǎn)生量變化。為解決這些問題，需要開發(fā)更高效準確的檢測方法，例如采用原位體積測試技術，能夠實時監(jiān)測電芯中氣體的產(chǎn)生量和變化趨勢，提高檢測精度和準確性。

結構

??????本設備由高精度力學傳感器、水浴循環(huán)控溫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理軟件、充放電設備構成。

工作原理

???????本設備的主要作用是測量電芯體積變化情況，設備配備了水浴循環(huán)器，以控制水溫在恒定范圍內(nèi)，確保電芯處在一個穩(wěn)定的溫度條件下，設備采用高精度力學傳感器，懸掛電芯進行充放電操作，記錄其在充放電過程中的力學變化，通過數(shù)據(jù)處理軟件，設備根據(jù)阿基米德浮力原理反算出電芯體積變化情況，可用于內(nèi)部結構變化，對電芯的研究和開發(fā)具有重要意義，有助于深入了解電芯性能和特性，為電芯優(yōu)化提供重要參考。同時，設備具有高精度和穩(wěn)定性，可為電芯生產(chǎn)和質量控制提供強有力的保障。

應用方向

1、LFP體系電芯過充產(chǎn)氣體積分析

在LFP體系電芯的實驗中，我們可以通過實時監(jiān)控產(chǎn)氣體積的變化來研究電芯在充放電過程中的性能表現(xiàn)。特別是在過充實驗中，由于電芯內(nèi)部的反應失控，會產(chǎn)生大量氣體，導致電芯容積發(fā)生變化。因此，通過記錄電芯容積隨著充電過程的變化，我們可以探究電芯產(chǎn)氣量的變化情況，并且可以明確過充時產(chǎn)氣量的拐點位置。這樣的研究方法可以幫助我們更深入地了解電芯的性能表現(xiàn)，并為電池安全性能的提升提供參考。

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2、不同充放電體系膨脹體積變化情況

三款不同體系電芯的體積變化曲線，這三款電芯分別是LFP、LCO和NCM體系電芯。通過對這三款電芯的體積變化曲線進行分析，可以發(fā)現(xiàn)它們在充放電過程中的體積變化存在著明顯的差異。其中，LFP體系電芯在充電過程中會出現(xiàn)一個明顯的“駝峰”現(xiàn)象，而LCO和NCM體系電芯則沒有這種現(xiàn)象。此外，NCM電芯在充電恒壓階段會出現(xiàn)體積稍微減小的趨勢。通過對這些體積變化現(xiàn)象的差異進行對比，可以為鋰電研發(fā)人員提供一種原位表征電芯體積膨脹性能的方法，同時也能為研究特定體系電芯的體積膨脹性能時提供數(shù)據(jù)機理參考。這些研究成果對于鋰電池的性能提升和安全性能的提高具有一定意義。

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3、不同溫度下存儲產(chǎn)氣體積變化

在高溫條件下，NCM電芯的產(chǎn)氣量和體積變化會隨著存儲時間的增加而逐漸增加，這會對電池性能和安全性產(chǎn)生重要影響。通過原位體積測試方法，可以連續(xù)監(jiān)控電芯在不同存儲條件下的產(chǎn)氣行為，以獲得產(chǎn)氣的起始點和最大點，這對鋰電池研發(fā)人員來說非常重要。在70℃條件下，NCM電芯的總產(chǎn)氣量較小，體積變化百分比約6%；而在85℃條件下，存儲4小時后，單個包覆材料的總產(chǎn)氣量達到2.4mL，體積變化百分比約46%。這些數(shù)據(jù)對研究NCM電芯的體積膨脹性能以及設計更安全的電芯具有重要意義，有助于研發(fā)人員針對性地開展下一步的工作。

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