新能源電池的熱安全性能直接關(guān)系到電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站等終端產(chǎn)品的運(yùn)行安全,而精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)測(cè)是熱安全評(píng)估的核心環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)接觸式測(cè)溫方法存在破壞電池結(jié)構(gòu)、響應(yīng)滯后等局限,難以滿足復(fù)雜工況下的評(píng)估需求。德圖 testo 紅外測(cè)溫儀憑借非接觸測(cè)溫、高精度響應(yīng)、寬量程適配等技術(shù)優(yōu)勢(shì),為新能源電池?zé)岚踩u(píng)估提供了全新解決方案。本文結(jié)合電芯、模組及系統(tǒng)級(jí)評(píng)估場(chǎng)景,探索其具體應(yīng)用路徑與實(shí)踐價(jià)值。
一、新能源電池?zé)岚踩u(píng)估的核心場(chǎng)景與測(cè)溫需求
新能源電池?zé)岚踩u(píng)估需覆蓋 “電芯 - 模組 - pack - 系統(tǒng)" 全層級(jí),涉及充放電循環(huán)、高溫存儲(chǔ)、熱失控觸發(fā)等多類工況,不同場(chǎng)景對(duì)測(cè)溫技術(shù)提出差異化需求:
電芯級(jí)評(píng)估:需捕捉極耳、殼體等關(guān)鍵部位的微區(qū)溫度變化,測(cè)溫精度要求 ±0.5℃以內(nèi),響應(yīng)時(shí)間不超過(guò) 100ms,以識(shí)別局部過(guò)熱隱患;
模組級(jí)評(píng)估:需同步監(jiān)測(cè)多電芯間的溫度一致性,要求測(cè)溫設(shè)備具備多點(diǎn)監(jiān)測(cè)或區(qū)域測(cè)溫能力,可直觀呈現(xiàn)溫度梯度分布;
系統(tǒng)級(jí)評(píng)估:需適應(yīng) - 40℃至 1200℃的寬溫測(cè)量范圍,既能捕捉正常運(yùn)行時(shí)的低溫升,也能耐受熱失控后的高溫環(huán)境,且具備抗電磁干擾能力。
德圖 testo 系列紅外測(cè)溫儀(如 testo 885 高精度紅外測(cè)溫儀、testo 890 熱像儀等)通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化,可精準(zhǔn)匹配上述多場(chǎng)景需求。
二、德圖 testo 紅外測(cè)溫儀的技術(shù)適配性分析
德圖 testo 紅外測(cè)溫儀的核心技術(shù)特性與新能源電池?zé)岚踩u(píng)估需求形成高度契合,主要體現(xiàn)在三方面:
高精度與高響應(yīng)性:以 testo 885 為例,其光學(xué)分辨率達(dá) 12:1,測(cè)溫精度為 ±1% 或 ±1℃(取較大值),響應(yīng)時(shí)間僅 50ms,可精準(zhǔn)捕捉電芯充放電過(guò)程中 0.1℃級(jí)的溫度波動(dòng),避免因滯后性遺漏瞬時(shí)過(guò)熱信號(hào);
寬量程與環(huán)境適應(yīng)性: testo 890 熱像儀的測(cè)溫范圍覆蓋 - 20℃至 1500℃,搭配高溫濾鏡可擴(kuò)展至 3000℃,能全程監(jiān)測(cè)電池從正常運(yùn)行到熱失控的溫度變化;同時(shí)設(shè)備具備 IP54 防護(hù)等級(jí),可在濕度 85% 以下、粉塵濃度 0.5mg/m3 以內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境穩(wěn)定工作;
智能數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)能力:部分型號(hào)支持通過(guò)藍(lán)牙或 USB 連接至電腦、數(shù)據(jù)采集儀,實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)與電壓、電流等參數(shù)的同步記錄,搭配 testo DataControl 軟件可自動(dòng)生成溫度曲線與熱成像報(bào)告,為評(píng)估分析提供完整數(shù)據(jù)鏈。
三、多場(chǎng)景應(yīng)用實(shí)踐與操作要點(diǎn)
(一)電芯熱特性基礎(chǔ)評(píng)估
在電芯充放電熱特性測(cè)試中,采用 testo 885 紅外測(cè)溫儀搭配三腳架固定,將測(cè)溫探頭對(duì)準(zhǔn)電芯極耳與殼體中心位置,設(shè)置發(fā)射率為 0.9(電池殼體常規(guī) emissivity 值),采樣頻率設(shè)為 10Hz。測(cè)試時(shí)同步記錄不同充放電倍率(0.5C、1C、2C)下的溫度變化,當(dāng)檢測(cè)到極耳溫度較殼體溫度高 5℃以上時(shí),判定為存在局部散熱不良風(fēng)險(xiǎn)。某三元鋰電池測(cè)試中,通過(guò)該方法成功識(shí)別出 1.5C 充電時(shí)極耳過(guò)熱問(wèn)題,為極耳結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。
(二)模組溫度一致性監(jiān)測(cè)
針對(duì) 16 串 2 并鋰電池模組,采用 testo 890 熱像儀進(jìn)行面陣測(cè)溫。將熱像儀置于模組正前方 0.8m 處,調(diào)整焦距使模組畫(huà)面占比達(dá) 80%,設(shè)置測(cè)溫范圍為 20℃-80℃, emissivity 統(tǒng)一設(shè)為 0.85。在 1C 循環(huán)充放電測(cè)試中,通過(guò)熱成像圖可清晰觀察到模組邊緣電芯溫度比中心電芯高 3.2℃,結(jié)合氣流模擬分析,確定為散熱風(fēng)道設(shè)計(jì)不均導(dǎo)致,據(jù)此優(yōu)化風(fēng)道結(jié)構(gòu)后,溫度差縮小至 1.5℃以內(nèi)。
(三)熱失控預(yù)警與過(guò)程追蹤
在熱失控觸發(fā)測(cè)試中,采用 testo 890 搭配高溫防護(hù)套,在安全距離 1.5m 處對(duì)電池 pack 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)電池因針刺觸發(fā)熱失控時(shí),熱像儀精準(zhǔn)捕捉到溫度從初始 65℃驟升至 780℃的全過(guò)程,記錄到熱失控蔓延速度為 0.8s / 電芯,且通過(guò)溫度梯度分析發(fā)現(xiàn) pack 角落為熱失控起始點(diǎn)。該數(shù)據(jù)為 pack 隔熱層優(yōu)化及熱失控預(yù)警算法開(kāi)發(fā)提供了關(guān)鍵參數(shù)。
四、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與數(shù)據(jù)價(jià)值轉(zhuǎn)化
相較于傳統(tǒng)測(cè)溫手段,德圖 testo 紅外測(cè)溫儀在新能源電池?zé)岚踩u(píng)估中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì):
非接觸無(wú)干擾:無(wú)需與電池表面接觸,避免破壞電芯密封性或影響熱傳導(dǎo)路徑,尤其適用于軟包電芯等脆弱結(jié)構(gòu)的測(cè)試;
全域可視化:熱像儀型號(hào)可實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)直觀呈現(xiàn),相比單點(diǎn)接觸式測(cè)溫,能更全面識(shí)別 “熱點(diǎn)" 分布與溫度梯度,減少評(píng)估盲區(qū);
全生命周期適配:從電芯研發(fā)、模組集成到系統(tǒng)驗(yàn)證的全流程均可應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)熱安全數(shù)據(jù)的縱向?qū)Ρ扰c積累。
這些優(yōu)勢(shì)帶來(lái)的核心價(jià)值在于,將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可落地的優(yōu)化方案 —— 某動(dòng)力電池企業(yè)通過(guò) testo 設(shè)備積累的 500 + 組電芯熱特性數(shù)據(jù),建立了熱安全評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù),使新產(chǎn)品熱失控預(yù)警時(shí)間從原來(lái)的 2s 提升至 5s,電池循環(huán)壽命測(cè)試效率提升 40%。
五、應(yīng)用注意事項(xiàng)與優(yōu)化方向
(一)關(guān)鍵操作注意事項(xiàng)
emissivity 校準(zhǔn):不同電池外殼材質(zhì)(鋁殼、鋼殼、塑料殼)的發(fā)射率差異較大,需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)黑體爐預(yù)先校準(zhǔn),避免因 emissivity 設(shè)置偏差導(dǎo)致測(cè)溫誤差超過(guò) 2℃;
環(huán)境干擾規(guī)避:測(cè)試時(shí)需遠(yuǎn)離強(qiáng)紅外光源(如陽(yáng)光直射、加熱燈),在高溫高濕環(huán)境下需為設(shè)備加裝防護(hù)罩,防止水汽凝結(jié)影響測(cè)量精度;
距離與角度控制:根據(jù)設(shè)備光學(xué)分辨率調(diào)整測(cè)試距離(如 testo 885 測(cè)量直徑 10mm 的電芯時(shí),距離需控制在 0.12m 以內(nèi)),測(cè)溫角度盡量垂直于電池表面,偏差不超過(guò) 30°。
(二)未來(lái)應(yīng)用優(yōu)化方向
多參數(shù)融合監(jiān)測(cè):探索 testo 紅外測(cè)溫儀與電壓采集模塊、氣體傳感器的聯(lián)動(dòng)方案,實(shí)現(xiàn) “溫度 - 電壓 - 氣體" 多維度熱安全評(píng)估;
AI 智能分析集成:將熱成像數(shù)據(jù)與 AI 算法結(jié)合,開(kāi)發(fā)自動(dòng)識(shí)別 “熱點(diǎn)"、預(yù)測(cè)熱失控風(fēng)險(xiǎn)的智能分析系統(tǒng),提升評(píng)估自動(dòng)化水平;
特殊環(huán)境適配升級(jí):針對(duì)高海拔、強(qiáng)振動(dòng)等特殊應(yīng)用場(chǎng)景,聯(lián)合德圖技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)定制化防護(hù)套件與校準(zhǔn)方案,拓展設(shè)備應(yīng)用邊界。
六、結(jié)語(yǔ)
德圖 testo 紅外測(cè)溫儀以其精準(zhǔn)、高效、靈活的技術(shù)特性,在新能源電池?zé)岚踩u(píng)估的全鏈條中發(fā)揮著不可替代的作用,從基礎(chǔ)的溫度監(jiān)測(cè)升級(jí)為熱安全風(fēng)險(xiǎn)的 “預(yù)判者" 與優(yōu)化方案的 “數(shù)據(jù)源"。隨著新能源電池向高能量密度、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展,需進(jìn)一步深化儀器與評(píng)估場(chǎng)景的適配性,通過(guò)技術(shù)融合與數(shù)據(jù)挖掘,為電池?zé)岚踩阅艿某掷m(xù)提升提供更有力的支撐。
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