HEL 大电池绝热量热仪 (BTC-500)

BTC-500 | 大尺寸，大容量，高活性体系，电池热性能及安全性能测试，绝热量热仪 

BTC-500 (电池测试量热仪) 是一种落地式绝热量热仪，针对尺寸较大、容量较大及反应较剧烈的电池单体和小型模组，可实现锂离子电池在耦合或解耦热应力、电应力和机械应力 (滥用)情况下的热安全测试。对电池单体和小型模组进行相关测试，有助于评估电池单体及小型模组的安全性能，定义电池的安全操作极限，并有助于研究锂离子电池热失控和热蔓延机制，开发满足安全需求的热失控及热蔓延抑制策略。

应用领域

安全测试

定义安全操作限制:

• 为避免锂离子电池热失控风险及其可能导致的灾难性后果，必须明确锂离子电池单体、模组和电池包的安全运行极限。因此，需要对电池施加热应力、电应力和机械应力，用以确定电池的安全操作极限。

• 热稳定性数据有助于确定电池的安全工作温度

• 充放电温升可帮助确定不同温度下的最大安全电流

• 过充及过放温升可以帮助确定不同温度下的最高和最低安全电压

• 可以评估不同温度下机械应力和外部短路 (ESC) 的后果

探索热失控和热蔓延

• 极端条件可能导致电池单体热应力增加，引发电池热失控。因此，为了提升电池的安全性甚至开发安全的电池，必须了解电池中热失控的机理，以及热失控如何在模组或电池包内蔓延，以便实施适当的缓解和抑制策略。在BTC-130和BTC-500中进行材料热分解和电池热失控测试时，可同步获取相应的气体压力数据，该数据可以用于电池热失控行为建模。可以检测电池内组分分解的连续起始温度，并估算所释放的热量，进一步揭示电池内的热失控反应机理。测试过程可收集电池释放的气体，并借助在线气体MS或其他气体分析设备，进一步了解反应历程。
  BTC-500可以实现在模组内特定位置触发单体热失控。例如使用针刺、加热或其他可能引发电池短路的方式，触发热失控，并利用设备集成的相机全程录像。通过设计热失控起始位置，可评估模组的热蔓延风险，表征热安全事件的危害程度，并在模组设计时，采取适当的抑制措施，以实现模组整体的散热大于产热。 

性能测试

表征电池性能的差异

• BTC-130和BTC-500可用于表征在更极端的工况条件下的电池性能。例如，通过对设备内的电池进行极限工况下的循环，触发电池自产热，并进行绝热跟踪至电池热失控。也可以多次极限循环后，在设备内进行针刺实验，表征电池单体的机械结构稳定性。上述热失控过程都可以使用BTC-500的相机记录。通过自定义的实验，可以实现不同种类电池的安全性对比。

功能和选项 

测试类型

• 热应力：BTC-500为经受热应力的电池提供绝热环境，从而表征电池的热稳定性，并提供相关热失控的关键数据及图像。

• 电应力：BTC-500可与充放电设备集成，支持正常充放电、过充及过放测试，也可与外短路设备连接，实现绝热条件下的电-热性能评估。

• 机械应力：BTC-500可配备针刺测试设备，并可用于表征针刺过程的热失控。

• 自动气体采样，用于采气分析。

• 在模组内的特定位置处触发单体热失控。

• 集成摄像机记录测试样品的变化。

• 样品的温场分布 (多点温度测量)。

• 集成在线高压质谱，实现数据实时分析。

• 可扩展接口，实现功能扩展。

• 自定义测试方法编辑。

• 高数据速率采集，高达10,000Hz的温度及压力数据采集，可用于表征极快的反应，可满足超高速采集需求

• 帮助进一步了解热蔓延和热失控的其他功能包括：

电池/样品尺寸

• 圆柱电池(18650尺寸以上)、方形电池、软包电池和小模组。

• 量热腔内部尺寸-500毫米直径/500毫米高。

温度控制

• 标配：环境温度至500 °C。

• 可选: 从-40 °C开始的低温环境温度

智能软件控制与分析

• 控制软件可实现常规数据记录、自定义数据记录项、自定义测试工步及方法、参数控制和反馈回路。

安全功能

• 用户可配置的自动事件检测和软硬件保护，确保用户安全

• 具备可保留样品残骸和可抑制有毒烟雾扩散的安全外壳

• N₂吹扫或热失控后危险气体的安全吹扫

• 在每个系统上安装硬件和软件故障自动保险

特别为测试各种规格的电池包括大电池，及电池材料、组件的安全性而设计的热安全性测试仪器BTC 绝热加速量热仪。BTC是传统'ARC'绝热量热仪的升级改进版仪器，是为日趋重要的能源储存领域特别设计的适用性更强、更先进的危害评估工具。

提供绝热量热模式和恒温量热模式两种可选，可选择不同的设备，或在一台设备中实现两种功能模式。

产品简介

BTC电池测试量热仪是HEL公司经典绝热加速量热仪PhiTEC（ARC）系列针对电池测试应用的升级版本——将经典应用扩展至重要性越来越突出的储能载体的热危害测试以及电池热管理系统性能评估领域。

随着电池组体积的不断增大，其发生热失控导致火灾或爆炸的危险性与过去相比的后果严重性也与日俱增。HEL  特据此提供多种型号ARC绝热量热仪以满足不同客户的精确需求。

作为真正具有实用价值的热危害和热管理系统安全评估工具，BTC能帮助电池设计和生产机构更科学、从容地应对不断增长的对大体积高性能电池的市场需求。BTC电池测试量热仪可为多次充放电循环过程提供稳定的温度控制，对各种规格电池的热效应评估和潜在危险性分析提供准确数据。

一套设备即可完成所有测试

可精确测试小电池组件、18650电池、大电池及大电池组的相关数据。

可选配自动变焦内置高清实时监控/成像系统，全程记录PhiTEC  BTC仪器内部电池样品在热危害测试/充放电过程中的表观现象，实现测试过程的可视化，提供更多直观信息方便数据解读。

领先技术

绝热量热

“绝热”的字面意思为“热量不可传递”，在热力学中我们用它指代一个热量无法传入及传出的系统，在实验室测试中，它是通过将测试池所处的环境温度调节到到与测试池本身相同的温度来实现的。此时，测试池及其环境温度之间没有温差，从技术层面实现了系统的热动态密闭，即测试池内的任何热量变化必然是其内部化学反应过程所导致。

非常有趣的理论，却代表着热稳定性研究的一大突破。

为什么要关心绝热量热呢？——为了安全。

在大型化工厂中，化学反应放热的速度远胜于工厂冷却设备散热的速度。在这种情况下，反应系统就具备了一定的绝热特性——究其本质，容器内化学反应产生的所有热量都积聚在自身体系中，这往往会导致严重的潜在危害性甚至恶性事故的发生。

因此，在大型化工厂进行工艺放大或是生产规模扩大之前，研究其化学反应的绝热特性至关重要！

HEL独家的在线绝热校准

PhiTEC (ARC)  系列绝热加速量热仪基于HEL海量的热危害研究实验数据，采用复杂精准的多维数学模型，仅需在每次实验开始阶段进行一个30分钟的标准校准步骤，结合各温度台阶下的动态修正，即可实现对体系的精确绝热控制  。它可以精确测定不同规格或形状测试池及样品在不同测试条件下的热损失情况，并进行反馈补偿，无需对系统或测试池进行改变、无需复杂费时且不准确的“空弹校准”*。  

HEL资深的化学家和风险评估咨询师经过多年努力，将1970年代晚期陶氏化学基于绝热量热原理的ARC设备的技术性能推进到一个新的高度。HEL持续地致力于将其丰富的热危害评估和化学反应研究经验注入其远比传统ARC更精良的专业化PhiTEC (ARC)  设备，为客户提供一系列的的高性能绝热安全工具，作为构建现代安全实验室的重要技术支柱。

 PhiTEC系列产品自1987年起，根据客户安全咨询的需求不断进行改进，现已发展成为涵盖从初级水平至专业水平的系列全套产品，足以满足安全领域所有的专业应用需求。   PhiTEC I  (ARC)  绝热加速量热仪

PhiTEC I (ARC) 是经典型的绝热量热仪,采用8~11毫升高压玻璃、不锈钢或合金测试池，可用于测试化学物质，如各种液体、粉末、浆液，以及上述物质混合、以及测试过程中加入液体或气体等样品，以获取热力学和动力学数据，如SADT、TMR等参数，并据此确定加工、贮存和运输的安全条件。

该设备也可应用于测试小规格电池（最大支持26650电池）和电池原材料的热稳定性及安全性。 PhiTEC  II 绝热加速量热仪  PhiTEC  II型绝热加速量热仪是低热惰性因子绝热加速量热仪，适用于原位模拟大规模反应的实际热危害过程、泄爆口设计、热失控反应分析，可直接得到动力学和热力学数据。向下兼容TS^U及PhiTEC I (ARC)  型仪器全部功能，可使用标准ARC测试池进行测试，但其独一无二的优势在于可使用薄壁大体积测试池，通过在测试池外进行自动压力跟踪补偿来确保测池内外压力一致，避免测试池爆裂及意外发生。

PhiTEC II的薄壁测试池意味着测试体系可以达到非常低的"phi"因子（亦称绝热因子或热惰性因子）——可以精准预测化工厂大型反应装置的安全性及潜在危险性。

BTC  大电池测试绝热加速量热仪

BTC电池测试量热仪是HEL公司经典绝热量热仪 PhiTEC (ARC)  系列针对电池测试的升级版本——将经典应用扩展至重要性越来越突出的储能载体设备测试，最大可容纳Φ50 x 50cm规格的样品。

BTC是PhiTEC I  (ARC) 的电池测试专业版，保留了PhiTEC I  (ARC)的所有优点，同时采用了适应大电池（例如EV 或 HEV）的大测试舱室。该系统适用于测试各种类型的电池，从普通的AA电池到车辆电池至军事或航空专用电池都可轻松应对。

特点和优势

特色

PhiTEC BTC的设计

标配大体积绝热腔（Φ35×35或Φ50×50  cm）用于测试大电池及大体积元件，并兼容材料及小规格电池测试
可选配标准规格绝热腔，更方便快捷地用于电池材料、小电池（18650、26650等）测试
精确的温度控制——多组跟踪加热器确保均匀加热
直接测量样品温度
可扩展8组或16组不同的温度数据采集通道，详尽反映实验全貌
可选配穿刺模拟、短路模拟及过充模拟测试组件
可选配电池内外压测试组件

安全控制设计

坚固的多层环形不锈钢抗爆结构外壳，耐压高达30MPa
自动泄压阀及防爆片双重保护
自动紧急停车
自动快速冷却模块（选配）

测试应用

成品电池
电池元件( Anode, Cathode,  Electrolyte, SEI)
任何充放电状态的电池（包括过充和过放）

绝热量热

HEL独家在线校准在每个实验开始前仅需30分钟即可自行完成，可在实验运行过程中多次重复10分钟的校准过程并实时修正，该方式可使仪器长期保持精准的校准状态并可自动适应不同规格及形状的测试池、电池及其他样品。

充放电测试集成

全功能软件集成控制的充放电循环装置，供电功率/电流载荷可控范围广，可自动测试各种充电、放电、短路和其他常规操作下电池的相关数据及安全性能，也可与用户自己提供的辅助测量设备配套使用。

测试实验

系统提供4种测试方法，其中2种为标准测试

稳定性测试

电池安全基本筛选方法，用于初步分析样品热稳定性。仪器匀速升温直至放热反应开始 - 类似于DSC测试

加热-等待-扫描 （H-W-S）

几十年来，陶氏化学的经典绝热加速量热仪ARC被广为使用，PhiTEC沿用其标准设计，  样品以阶梯态势升温，每次升温之间间隔足够的时间以“搜索”放热反应发生的起始点（Onset），其探测结果与设备灵敏度有关。一旦探测到放热反应，系统会自动启用绝热追踪模式，用于精确评定样品安全性能。

该测试模式用于评估电池的热稳定性：BTC可准确测定电池自放热起始温度“onset”点、反应动力学参数、反应释放的总能量等定量信息，从而对电池热安全/热危害进行全面的评估。测试数据也可用于电池的设计和研发。

破坏性试验

也可将电池置于耐高压的绝热腔中进行破坏性实验——通过测量密闭空间分解反应的气体产生速度和温升数值、温升速率等评估其安全性或危害性。

以上应用包括滥用测试——评价物理性损坏（如穿刺或挤压损坏）造成的电池性能改变，可选配标准穿刺/挤压组件或和用户定制组件。

放热量和比热测定

BTC可用于电池平均比热Cp的测定，并可进一步对电池的自放热（self-heating）参数进行定量分析，用于表征电池自放热反应的能量输出。

PhiTEC  BTC的低温应用

PhiTEC  BTC大电池测试绝热加速量热仪超低温/低温应用

越来越多的锂离子电池研究工作需要在低温环境下进行，而标准的热筛选量热仪仅可在室温以上工作。HEL公司的PhiTEC系列绝热加速量热仪最新扩展了低温测试功能，能够测试超低温环境下电池的性能，最低测试温度可达-60℃，这一突破性的功能取决于以下两个重要组件的性能优势：

此性能得益于：

1.系统机械性能的设计改进，炉体及测试池部分能够通过制冷设备进行简单快速的控温冷却，最低可操作温度由其外接制冷设备的性能决定（注：采用介质制冷，远优于“风冷”，不会产生扰流、湍流等影响样品本身热性能测试的问题）。

2.全自动软件控制使得仪器可以从任何起始温度开始进行稳定测试，无需任何额外的空弹校准。

事实上，以上两个特性的结合，使得PhiTEC(ARC)  系统可立即连接制冷设备扩展其工作温度范围。这意味着PhiTEC (ARC) 的低温模块设计与标准模块设计完全融为一体，完美地实现了从超低温/低温、到室温、直至高温测试性能的一致性。

热敏感化学物质、电池、电池组或电池原件的低温绝热测试典型数据如下图所示，测试起始温度为-20℃，采用标准HWS测试模式，直至仪器探测到放热反应，从该温度点（大约为20℃）开始，样品进入自放热阶段。

HEL 大电池绝热量热仪 (BTC-500)信息由赫伊尔商贸（北京）有限公司为您提供，如您想了解更多关于HEL 大电池绝热量热仪 (BTC-500)报价、型号、参数等信息，欢迎来电或留言咨询。