無風高低溫試驗箱

高低溫試驗箱

東莞卡文迪試驗設備針對锂電池行業的研究，與行業客戶聯合，對锂電池做高低溫環境溫度模拟配合充放電測試，使用同一生産批次锂離子動力電芯，測試采用了7種方式：改變風向、調整風速、制作容器、電池表面貼闆等等，在-20℃條件下進行放電測試，（由于客戶不願公布名稱和測試數據，我們隻做文字複述，不公布測試圖片及測試過程）7項測試方式分析如下：

1、（調整風速）采用上出風下回風結構，通過變頻器調節電機轉速，降低箱體内循環風的風速；

①風速降低到1m/s後，箱體内的溫度均勻指标與波動指标在溫度到達設定溫度後穩定1個小時，溫度波動度滿足測試要求，但溫度均勻性就差很多隻能勉勉強強能夠滿足測試要求；

②放電過程中，通過日置LR8431-30多路溫度測量儀測得上層電池表面溫度最高升到2.3℃，下層電池表面溫度升到8.7℃

③放在上層的電池放電容量為13023mAH,下層電池放電容量20136mAH;上下層樣品試驗結果數據相差較大；

測試總結：兩塊電池測試的溫度環境相差1.8℃，表面風速有較大差異，即便是調整風速降低到1m/s，兩處的風速差異仍然很大（出風口風速為1m/s時，回風口風速為0.2m/s），因此測試結果出現了比較大的差異。

2、電芯表面夾裝兩塊矽膠闆，電芯表面夾裝兩塊鋁闆測試，與未做過任何改裝的電芯對比測試；

測試環境：408升防爆高低溫試驗箱，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，風速測量儀器：希瑪AR866A手持式風速儀，三種方式同時測試，均放在箱内中間層，并排擺放，箱内溫度設定-20℃，溫箱指标均勻度在2℃以内，波動度在0.6℃，溫度偏差±1℃以内，箱内出風口風速2m/s，回風口風速0.6m/s

測試總結：

①矽膠闆：

放電容量為22685nAH,放電率81.20%；

測試過程中，電池表面溫度最高達到2.5℃；

矽膠闆保溫效果好，電芯在-20℃下放電，電芯放電過程中産生熱量被矽膠闆有效保護，造成電池整體溫度升高，放電性能較好。

②鋁闆：

放電容量為17263nAH，放電率53.62%；

測試過程中，電池表面溫度最高為-16.2℃；

鋁闆導溫效果好，與矽膠闆完全相反，測試結果相當給電芯加大了散熱面積。

3、使用目前主流左吹右回式水平垂直送風高低溫試驗箱做-20℃充放電測試；

測試環境：408升防爆高低溫試驗箱，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，風速測量儀器:希瑪AR866A手持式風速儀，箱内溫度設定-20℃，溫箱指标均勻度在2℃以内，波動度在0.6℃，溫度偏差±1℃以内，電芯擺放4個在箱内上層出風口、下層出風口、上層回風口、下層回風口，電芯擺放處風速為箱内上層出風口2.2m/s、下層出風口2.1m/s、上層回風口0.6m/s、下層回風口0.4m/s。

測試總結：

①上層出風口電芯測試過程中，電池表面溫度最高為-14.2℃；

②下層出風口電芯測試過程中，電池表面溫度最高為-14.9℃；

③上層回風口電芯測試過程中，電池表面溫度最高達到-8.3℃

④下層回風口電芯測試過程中，電池表面溫度最高達到-7.8℃

4、出風處做風向引導，改變風循環方向測試，避免循環風直吹電芯；

測試環境：408升防爆高低溫試驗箱把出風口遮擋，把風引導從内箱兩側下到回風口，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，風速測量儀器:希瑪AR866A手持式風速儀，箱内溫度設定-20℃，溫箱指标均勻度在2℃以内，波動度在0.6℃，溫度偏差±1℃以内，電芯擺放在箱内正中間，電芯擺放處風速為0.2m/s

測試總結：

①高溫試驗，結果溫度均勻性可以達到要求；熱空氣往蔓延上湧基本滿足要求；

②低溫條件下箱體内部的溫度均勻性達不到要求，溫度偏差超過2℃；冷空氣密度大，自然下落，内箱循環風沒有直吹電芯，因此，箱内有風的位置與電芯擺放位置的溫度相差較大，電芯擺放處低溫始終無法穩定

5、使用東莞卡文迪自主研發的無風高低溫試驗箱，多個電芯放入多格測試箱内做-20℃充放電測試；

測試環境：無風高低溫試驗箱，溫度測量工具為日置LR8431-30多路溫度測量儀，箱内溫度設定-20℃，溫箱指标均勻度在0.8℃以内，波動度在0.3℃，溫度偏差±0.8℃以内，共測試8個電芯，8個電芯各自擺放在單個容器内，電芯擺放處為無風狀态。

測試總結：

①高溫試驗，8個容器内的溫度接近一緻，電8個電芯測試數據結果幾乎一緻。

②低溫試驗，8個容器内的溫度接近一緻，電8個電芯測試數據結果幾乎一緻。

在無風環境下，電芯産生的熱量被容器内的溫度均勻消耗了，幾個電芯都是在同一種溫度環境，并且沒有風循環給每個電芯不一樣的風速和受風面，電芯測試結果出奇的接近，是非常理想的測試設備。

6、冷卻闆夾具測試，将電芯表面用冷卻闆直接貼合，冷卻闆内溫度控制在-20℃進行循環，并放進高低溫試驗箱做-20℃溫度循環；

測試總結：

測試過程中，電池兩個大面完全與冷卻闆貼為一體；

冷卻闆制冷效果相當好，在給電芯做溫度測試時溫度比較穩定，測試結果比加鋁闆測試結果還要差。

7、将電芯進容器内密封，容器采用1.5mm不鏽鋼滿焊，放進高低溫試驗箱内；

①用1.5mm304不鏽鋼做4個四方的盒子，其中一面開口，放進充放電測試線，在盒子内連接好電芯；

②用1.5mm鋁闆焊接做4個四方的盒子，其中一面開口，放進充放電測試線，在盒子内連接好電芯；

影響測試的因素

電芯完全沒有接觸到高低溫箱内的循環風，通過盒子傳導溫度到電芯，溫度穩定後盒子内的均勻度非常好！完全無風的狀态下，讓電芯發揮了原有的性能指标。

缺點：盒子裝電芯流程繁瑣，溫度穩定時間長，不鏽鋼相對鋁闆溫度更慢。

從以上測試中可以看出，多個産品同時放電時放電效率的一緻性要求較高，需要解決兩個問題：

1、多個電芯放置處的風速要一緻；風速一緻，風速的大小偏差，直接影響到電芯發熱量，目前市面上所有的高低溫箱均不符合要求或浪費空間太大。

2、多個電芯放置處的溫度要一緻；單箱體空間太大，溫度均勻度要控制的相當好，風吹得到的地方和風吹不到的地方，盡量不要放電芯，盡量都放在同一水平線的位置。

測試總結：

環境試驗箱設計需要考慮的因素比較多，比如：安全、防爆、洩壓、排氣、制冷控制、循環方式、循環風影響等，因此锂電池的環境試驗箱應該是行業專用，以往老式強制空氣循環式的環境箱可能要遭到淘汰。

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