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技術控 | 鋰電池的實驗室艱辛之旅

  2020年06月01日  

  5月18日,廣州楊桃公園南門東側停車場內一輛新能源汽車起火自燃。

  5月8日,湖南長沙街頭一輛新能源汽車在道路中間發生自燃。

  5月4日,新疆阿克蘇一小區內一輛電動汽車發生自燃。

  初夏來臨,全國逐漸開啟高溫模式,電動汽車自燃的風險也越來越大。電動汽車電池的耐用性、恒定載荷和安全性問題都成為關注的焦點。位于德國布隆伯格的菲尼克斯電氣測試實驗室就此擔起重任。

  我們正在努力提高蓄電池的耐用性。

  ——Michael Jonca 菲尼克斯電氣電池實驗室負責人

  時空之王

  “我們的工作是在生產階段將鋰離子電池人工老化。通過先進的測試方法提高這種敏感能源的耐用性,甚至超過電動車輛的使用壽命。” Michael Jonca解釋道。

  ▲ 電動汽車中的鋰電池

  菲尼克斯電氣測試實驗室是由菲尼克斯電氣公司于1994年成立的一家獨立的測試機構,現以Phoenix EMV-Test GmbH的名義運營。它成立的初衷是進行電磁兼容性測試(簡稱EMC),這是一個強制性的測試。盡管該實驗室與菲尼克斯電氣關系密切,獨立性一直是它的一個重要特征,也是其獲得成功的一大基石。而成功的另外一個重要原因就是一直秉承客戶為王的理念。

  2011年起,菲尼克斯測試實驗室就成為汽車公司及其800公斤重的能量存儲系統不可或缺的合作伙伴。今年春天,一個占地約950平方米的現代化鋰離子電池和模塊測試實驗室正式投入使用。現在我們就跟隨Michael Jonca一起去參觀這座新的測試機構。

  艱辛的電池測試之旅

  電池是理想的測試對象,但出于安全考慮,實驗室可以單獨處理用于測試的復合物和樣本。Michael Jonca解釋說:“雖然我們沒有在這里測試任何破壞性場景,我們也沒有故意將測試對象排除在破壞性力量之外。我們的耐用性和使用壽命測試也會使大型電池承受相當大的壓力。因此,我們與當地消防隊進行了非常密切的合作,他們必須在不危及實驗室其他設施、員工和周圍居民的情況下迅速控制住可能發生的火災。”

  ▲ 復雜多樣的測試

  大型電池塊的測試需要幾個月的艱苦工作,第一步是電氣測試設備。在開足馬力充電后,測試對象一兩個小時就能充滿電,然后將充放電過程重復上千次。因此,我們的實驗室耗電量與菲尼克斯電氣產品的實際耗電量相似。

  在測試結束后,測試對象會被放置一到兩個星期再交給客戶。電池中的化學反應不會很快結束,這種化學反應往往還會持續一段時間。運輸途中可能會被引燃,所以不能立即交給客戶。

  航運業的振動測試

  接下來的測試變得越來越機械了。我們走向下一個實驗室。“這是我們的振動器,換言之這里是我們的振動室。我們會在模擬冷熱交替的環境下將電池組持續搖動兩周左右。” Thomas Worsch解釋說。試驗臺有房子那么高,尺寸非常大。實驗室用一臺5噸重的吊車將測試對象連同它的框架一起吊到合適的位置。單是搖動鋼板就有35噸重,它被安裝在地基上,否則周邊很大范圍內的地面都會震動。

  ▲ 振動測試

  Jonca補充道:“在這里,我們也測試航運業和工業用組件,不僅僅是電池,還有整個控制柜。”試驗臺采用“單軸振動法”進行振動,通過改變測試對象的位置在三個不同方向進行測試。這個試驗臺還有一個作用,可以模擬機械沖擊,比如開車越過路緣,這時測試對象的荷載高達50克。”

  ▲T-shocker模擬溫度下降

  根據客戶的要求,電池有時需要在菲尼克斯電氣實驗室中測試6個月,有時甚至需要將近一年半的時間。電池還必須經歷一個痛苦的考驗:T-shocker。在10到30天內,電池組必須能夠承受-40°C到+75°C的溫差,電池外殼需要具備非常大的強度,這些都是汽車工業非常典型的需求。

  最后一道關卡:游泳池

  如果測試對象到目前為止仍然一切良好,那么下一個即將到來的“折磨”就是將其放到游泳池中。“這個大泳池是全新的。” Jonca的聲音在這個專門的游泳區回響。天花板上有一臺大型吊車,它可以將電池放入冷水或溫水中。“我們還可以把水加熱。”每個電池組都由工程師和相關員工組成的團隊負責,各自的測試程序是完全不同的。目前,實驗室正在測試十二種不同的對象,也測試了十二種不同的能源。

  參觀了一系列的“刑訊”實驗之后,我們確信,能夠安然無恙走出實驗室的測試對象幾乎可以輕松經歷任何“酷刑”。

標簽:菲尼克斯電氣我要反饋
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