在當(dāng)今電池廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，從便攜電子設(shè)備到新能源汽車，再到大規(guī)模儲能系統(tǒng)，電池的安全性至關(guān)重要。電池燃燒試驗箱作為評估電池安全性能的關(guān)鍵設(shè)備，其工作原理蘊(yùn)含著復(fù)雜而精妙的技術(shù)細(xì)節(jié)。
電池燃燒試驗箱首要任務(wù)是模擬能夠?qū)е码姵責(zé)崾Э剡M(jìn)而引發(fā)燃燒的條件。通常采用的方式之一是外部熱輻射加熱。通過安裝在試驗箱內(nèi)部的特制加熱元件，如高功率紅外加熱管，能夠精準(zhǔn)地向電池表面輻射熱量。這些加熱管依據(jù)預(yù)設(shè)程序升溫，可在短時間內(nèi)將電池所處環(huán)境溫度迅速提升至預(yù)定值，促使電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)加速，逐步逼近熱失控閾值。
與此同時，部分試驗箱還配備了接觸式加熱模塊，利用緊貼電池表面的加熱板，以傳導(dǎo)熱的方式直接向電池注入熱量，這種方式能確保熱量均勻且高效地傳遞到電池內(nèi)部，與熱輻射方式相輔相成，加速電池升溫過程。
為了真實還原電池在不同工況下可能遭遇的燃燒環(huán)境，試驗箱對內(nèi)部氣體成分有著嚴(yán)格把控。氧氣含量調(diào)節(jié)是關(guān)鍵一環(huán)，通過連接外部氣源并配備高精度的氣體流量控制器，能夠精確地向試驗箱內(nèi)注入適量的氧氣，以模擬從正?？諝猸h(huán)境到富氧環(huán)境等多種場景。
此外，對于一些可能抑制或加速電池燃燒反應(yīng)的氣體，如氮氣、二氧化碳等，試驗箱同樣具備引入和精準(zhǔn)調(diào)控其濃度的能力。通過改變氣體環(huán)境，研究人員得以觀察電池在不同氣氛下的燃燒特性差異，為電池的安全設(shè)計提供全面的數(shù)據(jù)支撐。
當(dāng)電池被加熱至臨界狀態(tài)，試驗箱的點火系統(tǒng)便會介入。常見的有點火電極放電點火，通過瞬間釋放高電壓，在電池表面或特定區(qū)域產(chǎn)生電火花，點燃從電池內(nèi)部逸出的可燃?xì)怏w，引發(fā)燃燒反應(yīng)。
在燃燒過程中，試驗箱內(nèi)置的多種傳感器開始發(fā)揮作用。高溫?zé)犭娕季o密分布在電池周圍，實時監(jiān)測燃燒區(qū)域的溫度變化，其能夠承受極高溫度并快速反饋數(shù)據(jù)，為研究燃燒熱釋放速率提供依據(jù)。光學(xué)傳感器則緊盯火焰動態(tài)，利用光信號捕捉火焰高度、形狀以及閃爍頻率等特征，結(jié)合圖像處理算法，直觀呈現(xiàn)燃燒過程的穩(wěn)定性與劇烈程度。壓力傳感器同步監(jiān)測箱內(nèi)壓力波動，一旦壓力出現(xiàn)異常驟升，預(yù)示著可能發(fā)生劇烈燃燒甚至爆炸，系統(tǒng)將及時發(fā)出警報并采取相應(yīng)安全措施。
整個試驗過程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如同 “智慧大腦” 持續(xù)運轉(zhuǎn)。各類傳感器采集到的溫度、壓力、光學(xué)等數(shù)據(jù)，經(jīng)由高速數(shù)據(jù)采集卡匯總，并傳輸至計算機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅實時顯示各項參數(shù)的動態(tài)變化曲線，還依據(jù)預(yù)設(shè)的算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析。
若發(fā)現(xiàn)當(dāng)前試驗條件偏離預(yù)定軌道，如溫度升高過快或火焰出現(xiàn)異常熄滅跡象，控制系統(tǒng)將迅速反饋，自動調(diào)節(jié)加熱功率、氣體流量等關(guān)鍵參數(shù)，確保試驗按照標(biāo)準(zhǔn)流程穩(wěn)定推進(jìn)。這種閉環(huán)式的控制機(jī)制保障了每一次電池燃燒試驗的準(zhǔn)確性、可重復(fù)性，為電池安全性能的精準(zhǔn)評估筑牢根基。
