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《電池防爆試驗箱：守護電池安全的堅固堡壘》

來源：廣東皓天檢測儀器有限公司 2025年05月21日 17:02

電池防爆試驗箱：守護電池安全的堅固堡壘

在新能源產業蓬勃發展的當下，電池作為儲能核心部件，其安全性至關重要。電池防爆試驗箱作為模擬電池失效場景、驗證防爆性能的專業設備，為電池安全筑起一道堅固防線。本文將通過模擬典型試驗，揭示其在電池安全測試中的核心價值。

一、試驗目的

本次試驗旨在利用電池防爆試驗箱，模擬電池在過充、過放、短路、熱失控等條件下的狀態，驗證電池在發生意外時的防爆性能，評估其是否能有效防止爆炸、起火等安全事故的發生，同時分析電池在失效過程中的各項參數變化，為電池設計優化、生產工藝改進及安全標準制定提供數據支撐，確保電池產品在實際應用中的安全性與可靠性。

二、實驗 / 設備條件

本次試驗采用專業級電池防爆試驗箱，箱體采用高強度不銹鋼材質，厚度達 10mm，具備強的抗沖擊能力，可承受 10MPa 的瞬間壓力。箱體配備雙層防爆玻璃觀察窗，能清晰觀察試驗過程，且可抵御爆炸沖擊。設備內置高精度溫度傳感器（精度 ±0.1℃）、壓力傳感器（精度 ±0.01MPa）和氣體濃度檢測儀，實時監測試驗環境變化。此外，試驗箱還設有獨立的排風系統，可在試驗后迅速排出有害氣體，保障操作人員安全。同時，配備智能控制系統，支持遠程監控與數據自動記錄，可精準設置試驗參數并控制充放電過程。

三、試驗樣品

選取三種不同類型的鋰電池作為試驗樣品：

18650 型鋰離子電池：常用于移動電源、等小型設備，容量為 2600mAh，標稱電壓 3.7V；
軟包聚合物鋰電池：應用于智能手機、平板電腦，容量 4500mAh，標稱電壓 3.85V；

動力電池模組：由 16 節磷酸鐵鋰電池串聯組成，用于電動汽車，總電壓 51.2V，容量 100Ah。

四、試驗步驟及條件

（一）過充試驗

將 18650 型鋰離子電池放入試驗箱，設置充電電流為 1C（2.6A），充電截止電壓設定為 5.0V（超出標準 4.2V），持續充電至電池出現異常。試驗過程中實時監測電池電壓、溫度、壓力變化。

（二）短路試驗

對軟包聚合物鋰電池進行外部短路試驗，使用低電阻導線直接連接電池正負極，觸發短路。觀察電池在短路瞬間的溫度驟升、氣體釋放及外殼變形情況，試驗持續至電池狀態穩定。

（三）熱失控試驗

針對動力電池模組，采用加熱片對其中一節電池進行局部加熱，升溫速率設定為 5℃/min，直至觸發電池熱失控。監測模組內各電池間的熱傳遞過程、壓力擴散及火焰蔓延情況。

五、數據采集與分析

試驗過程中，設備以每秒 10 次的頻率采集電池電壓、溫度、壓力等數據，并同步記錄氣體濃度（氧氣、一氧化碳、氫氣等）變化。利用數據分析軟件繪制參數隨時間變化曲線，對比不同類型電池在相同或不同試驗條件下的性能差異。通過統計學方法分析數據趨勢，結合高速攝像機拍攝的視頻，深入研究電池失效過程中的物理、化學變化規律。

六、實驗結果與結論

（一）過充試驗結果

18650 型電池在充電至 4.8V 時，溫度開始急劇上升，達到 80℃后外殼破裂，釋放大量煙霧，但未發生劇烈爆炸。試驗箱有效阻隔了高溫與有害氣體，內部傳感器完整記錄數據，證明其在過充場景下的監測與防護能力。

（二）短路試驗結果

軟包聚合物鋰電池在短路后 0.5 秒內，溫度從 25℃飆升至 150℃，電池迅速膨脹變形并起火。試驗箱成功抵御了火焰沖擊，防爆玻璃未破裂，排風系統及時排出有害氣體，確保試驗安全進行。

（三）熱失控試驗結果

動力電池模組在熱失控后，熱傳遞導致相鄰電池連鎖反應，出現劇烈爆炸。試驗箱承受住了爆炸產生的高壓沖擊，箱體結構未受損，內部數據完整保存，為后續分析提供關鍵依據。

（四）總體結論

電池防爆試驗箱憑借其堅固的結構設計、精準的監測系統和可靠的安全防護功能，能夠真實模擬電池失效場景，有效保障試驗安全。通過試驗，可全面評估電池在危險工況下的防爆性能，為電池安全性能提升提供有力支持，是電池安全測試重要的重要設備。

七、失效分析與改進建議

（一）失效分析

18650 型電池：過充失效主要因電池內部隔膜耐熱性不足，高溫下收縮導致正負極直接接觸短路；

軟包聚合物鋰電池：短路起火源于電池內部電解質可燃性高，且散熱設計不合理；

動力電池模組：熱失控連鎖反應與電池間熱傳導路徑設計缺陷、缺乏有效的熱隔離材料有關。

（二）改進建議

材料優化：研發耐高溫、高安全性的隔膜材料和電解質，提升電池內部組件的熱穩定性；

結構設計：優化動力電池模組的散熱結構，增加隔熱層和散熱通道，降低熱失控擴散風險；

工藝改進：在生產過程中加強電池密封性檢測，確保電池外殼具備更強的抗壓能力；

設備升級：進一步完善電池防爆試驗箱的功能，增加多通道數據采集模塊，提升對復雜電池系統的測試能力，同時優化排風系統，提高有害氣體處理效率。

以上方案僅供參考，在實際試驗過程中，可根據具體的試驗需求、資源條件以及產品的特性進行適當調整與優化。

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