背景描述

伴隨儲能行業(yè)和新能源汽車的快速發(fā)展，其安全性問題愈發(fā)受到大眾的高度關(guān)注。在過充、過放、短路、機(jī)械損傷或高溫環(huán)境等條件下，鋰電池可能觸發(fā)不可控的熱失控反應(yīng)。這一過程中，不僅會釋放出大量的熱量，還會生成含有CH₄、CO、CO₂、HF等多種可燃及有毒成分的混合氣體。這些由熱失控引發(fā)的氣體快速積聚并擴(kuò)散時，極易導(dǎo)致燃燒甚至爆炸事故的發(fā)生。鋰電池?zé)崾Э貦z測氣體有如下痛點：一是氣體中水分含量高、CO₂、HF、HCl等易造成過程損失。二是氣體組分復(fù)雜且濃度跨度極大，傳統(tǒng)設(shè)備多針對單一或少數(shù)幾種氣體進(jìn)行監(jiān)測，無法全面覆蓋熱失控過程中產(chǎn)生的甲烷、一氧化碳、氟化氫等多種可燃及有毒氣體。三是環(huán)境適應(yīng)性差。腐蝕性及高粉塵環(huán)境，嚴(yán)重影響儀器的使用壽命及測量精準(zhǔn)度。

解決方案

針對上述檢測難點，樂氏科技推出一套完整的鋰電池?zé)崾Э貧怏w測試解決方案。采用全程高溫180℃采樣及加熱傳輸管線，高溫采樣，高溫過濾、原態(tài)分析避免了氣體的冷凝和溶解。在氣體檢測環(huán)節(jié)，應(yīng)用9100FIR便攜式傅里葉紅外分析儀與便攜式非甲烷總烴分析儀兩種設(shè)備。前者基于傅里葉變換紅外光譜技術(shù)，能夠快速、準(zhǔn)確地識別并定量分析51種有機(jī)與無機(jī)氣體成分；后者則專門用于非甲烷總烴總量，能夠?qū)﹄姵厥Э刂械腃O₂、CO、HF、HCl、CH₄、C₂H₄、THC和O₂的含量進(jìn)行精準(zhǔn)測定。便攜式傅里葉紅外分析儀配有高低濃度兩個量程，能夠?qū)Ω邼舛群康臍怏w（CO₂和H₂O）和低濃度的氣體（HF、CH₄）等進(jìn)行精準(zhǔn)測定；氣室內(nèi)壁涂有貴金屬涂層，有效避免腐蝕性氣體對儀器的腐蝕。分析軟件采用PLS算法，避免不同氣體組分間的交叉干擾。儀器配備高效過濾系統(tǒng)，能夠有效過濾采樣氣體中的粉塵等雜質(zhì)，防止其進(jìn)入氣室污染光學(xué)部件或損壞儀器核心元件，從而保障長期連續(xù)監(jiān)測的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)可靠性。此外，兩款儀器均配備專用氣體采樣泵，泵抽氣流量穩(wěn)定、能夠從鋰電池?zé)崾Э匕l(fā)生裝置中穩(wěn)定抽取氣體樣本，通過加熱管線快速輸送至分析儀器，避免氣流對測量數(shù)值穩(wěn)定性的影響。儀器集成了數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)采集、圖譜顯示、干濕基轉(zhuǎn)換等功能，為鋰電池?zé)崾Э貦C(jī)理研究和安全性能評估提供全面的數(shù)據(jù)支持。

非甲烷總烴分析設(shè)備具備高靈敏度和快速響應(yīng)特性，能夠?qū)Α躳pm級別的總烴濃度進(jìn)行精準(zhǔn)測定。該儀器具有高效的氣體預(yù)處理模塊，包括高溫除塵過濾器和耐腐蝕氣路組件，確保采樣氣體的潔凈度和穩(wěn)定性，保證儀器的適用性及耐用性。

該方法符合標(biāo)準(zhǔn)《UL9540A 2019 評估電池儲能系統(tǒng)中熱失控火蔓延的測試方法》、《GB 38031—2025  電動汽車用動力蓄電池安全要求》和《GB 31241-2014 便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組的安全要求》中對氣體測試的要求。

方案特點

該方案具有覆蓋氣體全面、測量精準(zhǔn)、環(huán)境適用性強(qiáng)、方法合規(guī)、操作簡單、能夠獨立對鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的氣體進(jìn)行測試或是與在線CEMS系統(tǒng)聯(lián)用實現(xiàn)氣體的有效測量。

l 全流程高溫控制，保障氣體真實性：采用180℃全程高溫采樣加熱傳輸管線，防止水汽凝結(jié)與氣體組分損耗。該設(shè)計完整保留氣體原始組分和濃度，為精準(zhǔn)分析提供可靠樣品基礎(chǔ)。

l 多技術(shù)協(xié)同，實現(xiàn)組分全面精準(zhǔn)分析：便攜式傅里葉紅外分析儀可同步定量多種無機(jī)及有機(jī)特征氣體，非甲烷總烴儀可快速高靈敏檢測THC總量。兩種設(shè)備優(yōu)勢互補，滿足熱失控復(fù)雜氣體的完整檢測需求。

l 高效抗干擾與高低量程覆蓋：儀器配備雙濃度量程可自動切換，適配熱失控過程濃度劇烈變化場景。氣室貴金屬涂層減少腐蝕，PLS計量方法有效消除組分間交叉干擾。

l 多重防護(hù)設(shè)計，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性與耐用性：高效過濾系統(tǒng)去除粉塵等雜質(zhì)，保護(hù)核心元件并降低維護(hù)成本。專用負(fù)壓抽氣泵提供穩(wěn)定負(fù)壓與流量，避免氣體殘留與分析延遲。

l 智能化處理軟件，助力研究與評估: 軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、圖譜顯示與干濕基自動轉(zhuǎn)換等功能，直觀反映氣體變化趨勢，精準(zhǔn)識別熱失控過程中氣體釋放的關(guān)鍵節(jié)點與特征規(guī)律。

推薦設(shè)備

9100FIR便攜式傅里葉紅外分析儀、9100HFID便攜式非甲烷總烴分析儀