UL 9540A-Testmethode zur Bewertung der thermischen Brandausbreitung in Batterien

Einführungen
Gilt für die Gesamtwärmemenge, die eine einzelne 21700-Lithiumbatterie bei der Verbrennung freisetzt;Die einzelnen Zellen haben einen Durchmesser von 48 mm und eine Höhe von 80 mm.21700–5500 mAh 3,6 V/4,2 V 19,8 Wh.

Prinzip

Die Auslegung basiert auf dem Sauerstoffverbrauch, der aus der Sauerstoffkonzentration im Gasstrom der Verbrennungsprodukte und der Wärmefreisetzungsrate der Verbrennungsprodukte berechnet wird.Das Gerät kann die Wärmefreisetzungsrate während der Verbrennung einer einzelnen 21700-Lithiumbatterie genau messen.

Anwendung
Elektrisches und elektronisches Produkt
Komponenten und Zubehör von Haushaltsgeräten

Standards

1. Siehe UL9540A „Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems“, um die Testmethode der Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems zu bewerten.
2. Siehe GB/T16172-2007, ISO5660-1:2002 „Testmethode für die Wärmefreisetzungsrate von Baumaterialien“.

Merkmale

1. Der Steuerteil übernimmt eine eingebettete industrielle Computersteuerung, die Signalerfassung und -verarbeitung übernimmt eine hochpräzise 16-Bit-Platine, die Genauigkeit kann ein Prozent erreichen, stabile Leistung, gute Wiederholbarkeit.
2.Computer-Steuerungsschnittstelle: Verwendung hochwertiger professioneller Geräte- und Instrumentierungssoftware (Labview), strenge Schnittstelle, hoher Automatisierungsgrad, alle umständlichen Verfahren und Vorgänge wurden in den Computer integriert, die Reaktionsgeschwindigkeit ist sehr schnell, einfach zu bedienen, benutzerfreundliche Oberfläche, kinderleichte Bedienung.
3. Betriebssoftware: Windows XP-Schnittstelle, Labview-Stil, perfekte Sicherheitsmechanismen.Computerausgabedaten für Verbrennungswärmefreisetzungsrate, Gesamtwärmefreisetzung und Rauchkonzentration.Echtzeitanzeige von Wärmefluss – Zeitverlauf, Gesamtwärmefreisetzungsrate – Zeitverlauf, Rauchentwicklung während des Tests.
4.Wir haben viele Forschungsinstitute und wissenschaftliche Forschungseinheiten, mit denen wir zusammenarbeiten können, wie zum Beispiel: Sichuan Fire Research Institute des Ministeriums für Notfallmanagement, State Grid Electric Power Research Institute und so weiter.

technische Parameter

1.Box-Struktur:Test- und Steuerboxen können durch die Kombination von Analyseschränken, Analyseschränken und Experimentierbetriebsschränken integriert werden.Der obere Teil der Testplattform ist mit einem Beobachtungsfenster aus gehärtetem Glas als Schutzschirm ausgestattet, und der untere Teil des Beobachtungsfensters ist als Druckentlastungsöffnung leer, um eine Gasexplosion zu verhindern.
 

2. Beispiel-Triggerquelle:
①externer Heizauslöser:
②Zusammensetzung: Konstantdruckquelle + elektrische Heizzusammensetzung;
③Konstantdruckquelle: Leistung 0 ~ 5 kW stufenlos einstellbar;
④elektrische Heizplatte: 5 kW elektrische Heizplatte;
⑤Spezifikation der elektrischen Heizplatte: Länge 150 mm, Breite 100 mm.
⑥Explosionsgeschützter Rahmen 10 mm Stahlplatte, Spezifikation 200 mm * 200 mm;
⑦Steuerungsmodus: Steuern Sie die elektrische Heizung über eine Quelle mit konstantem Druck, um ein durch externe Erwärmung der Probe ausgelöstes thermisches Durchgehen zu erreichen.
⑧Installationsposition des Heizauslösegeräts: Die Heizfläche des Heizgeräts steht in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Batteriemonomers.
 

3. Überladungsauslöser für Lithiumbatterien:
①Überladespannung: 0 ~ 10 V einstellbar;
②Überladespannung: 30A;.
③Überladeleistung: 300VA.
④Explosionsgeschützter Rahmen: 10 mm Stahlplatte, Spezifikation 200 mm * 200 mm;
 

4.Erfassungs-, Mess- und Kontrollsystem:
①Zusammensetzung: durch Sammeldeckel, Rauchrohr, Rauchabzugsventilator, Drosselblende und Differenzdruck-Luftgeschwindigkeitsmessgerät, Thermoelement-Rauchgastemperaturmessgerät, Rauchtemperatursignal an das Hauptsteuerprogramm, um an den experimentellen Ergebnissen der Datenberechnung teilzunehmen Die Rauchabzugsvorrichtung befindet sich oben im Schrank.
②Axialventilator: Windgeschwindigkeit einstellbar, unter den Standardtemperatur- und Druckbedingungen kann das Abgassystem das Abgasvolumen (g/s): 0 ~ 50, Präzision (g/s): weniger als 0,1 erreichen.
③Sammelhaube: ein konischer Körper, Rauchsammelöffnung für 450 mm × 450 mm, auf einem Quadrat von 150 mm × 150 mm, eine Gesamthöhe von 350 mm, der Boden der Rauchsammelhaube und der Abstand von der Oberfläche der Probe für (210 ± 50) mm
④Messblende-Durchflussmesser: Verwendung eines hochpräzisen Digitalausgangs, Ausgabe eines 0-10-V-Spannungssignals über die I/0-Plattengeschwindigkeitsmodultransformation direkt vom Computer zur Steuerung des Durchflusses.
⑤Drosselblende: Die Rauchsammelhaube und das Einlassrohr sind mit einer Drosselblende mit einem Innendurchmesser von (57 ± 3) mm ausgestattet, um die Komponenten des Gasstroms zu homogenisieren.
⑥Das Gas wird mit einem Ringprobenehmer gesammelt, der in der Sammelhaube (685 ± 15) mm im Inneren des Ventilatoransaugkanals angebracht ist.Der Ringprobenehmer hat 12 kleine Löcher mit einem Durchmesser von (2,2 ± 0,1) mm;Um die Gasstromkomponenten zu homogenisieren, sind die Löcher in entgegengesetzter Richtung zum Gasstrom angeordnet, um Rußablagerungen zu vermeiden.
⑦Messung der Luftstromtemperatur;gemessen mit einem gepanzerten thermoelektrischen Leck mit einem Außendurchmesser von 1,5 mm.Installiert vor der Blende Durchflussmesser (100 ± 5) mm, die Position der Abgasrohrachse.
⑧Auspuffrohr: aus Edelstahl, Rohrdurchmesser 114 mm, Länge ca. 1500 mm, ausgestattet mit Ventilatoren, Durchflussmessern, Sensoren usw.Stellen Sie sicher, dass das Gerät über ein gutes Belüftungssystem verfügt. Nach Abschluss des Tests können die Verbrennungsprodukte aus der Brennkammer in die Atmosphäre abgegeben werden.Die Belüftungsleistung wird entsprechend den Testanforderungen angepasst und die Luftstromrate sollte auf einen bestimmten Bereich begrenzt werden, um die Genauigkeit der Testergebnisse sicherzustellen.

                                               Sammlung, Messsysteme

5. Messgassammel- und Vorbehandlungsgerät:
①Das Probengassammel- und Vorbehandlungsgerät besteht aus einem Ringprobenehmer, einem Filtersystem, einer Saugpumpe, einem Kondensator und anderen Komponenten;
②Ringprobenehmer Ringprobenehmer im Abgasrohr installiert und konzentrisch zum Rohr, mit einer Vorrichtung zur Homogenisierung des Luftstroms;
③Dreistufige Filtration mit hoher Temperaturbeständigkeit, Säure- und Alkalikorrosions- und Oxidationsbeständigkeit, einer Filtergenauigkeit von nicht weniger als 0,45 ~ 50 um;
④Installation der Filterkartusche mithilfe einer einfach zu installierenden und zu demontierenden Struktur;Sekundärfiltrationsgerät mit Entwässerungsfunktion des Luftschutzfilters, zuverlässige Trennung der im Gas enthaltenen Feststoffe, Filtrationsgenauigkeit von nicht weniger als 0,2 um-20 um;Tertiärfiltrationsgerät zum Filtern von Wasser im Probengas nach dem Abkühlen.Der Filterzylinder lässt sich leicht zerlegen und das Filtermedium austauschen;
⑤Durch den Einsatz einer Vakuumpumpe zum Extrahieren von Probengas ist die Vakuumpumpe geräuscharm und vibrationsarm, die Pumpdurchflussrate beträgt 36 l/min und der maximale Ausgangsdruck beträgt 7 kg;
⑥Ausgestattet mit Kompressionskältekondensator: Taupunkttemperatur von 0 ~ 5 ℃;
⑦Ausgestattet mit importierter deutscher KNF-Membranpumpe, Durchflussrate 33 l/min, Vakuum: 700 mmHg, Druck: 2,5 bar;
⑧Die mit einem Selbstreinigungssystem ausgestattete Messgasleitung kann nach Abschluss des Experiments so eingestellt werden, dass die saubere Probengasleitung umgekehrt geblasen wird.
 

6.Kalibrierung des Brenners und seines Gasversorgungssystems:
①Ausgestattet mit Messingrohren usw. als Kalibrierungsbrenner übernimmt der Brenner die Faserfüll- und Filtervorrichtung, um das brennbare Gas auszudehnen und gleichmäßig zu verbrennen.
②Kalibrierung des Brennergasversorgungssystems für Regler, Manometer, MFC usw., um festzustellen, ob eine stabile Gasquelle für die Verbrennung bereitgestellt werden kann.MFC-Bereich von 10 l/min, Genauigkeit von ± 1 % FS, linear ± 0,5 % FS, Reaktionszeit ≤ 2 Sek.
③Der Kalibrierbrenner kann mittels einer Clip-Halterung unter dem Strahlungskegel aufgehängt und montiert werden, was eine einfache Bedienung und genaue Positionierung erfordert.
④Um die Reaktion des gesamten Testsystems zu kalibrieren, wird als Kalibrierbrenner ein Messingrohr mit quadratischer Öffnung und quadratischem Querschnitt verwendet.Der Brenner: Ein Loch mit einer Fläche von (500 ± 100) mm² wird in Form eines Gartens in das Metall geschnitten, die Öffnung wird mit einem Drahtgeflecht abgedeckt, um das Gas zu verteilen, und das Rohr wird mit Keramikfasern gefüllt um die Homogenität des Gasstroms zu erhöhen.

①Sauerstoff (O2)-Analysator: Deutschland (Siemens) SIEMENS, paramagnetischer Typ.

a.Messbereich: (0-25) %.

b.Signalausgang: 4-20mA;

c.Auflösung 100×10-6

d. Relative Luftfeuchtigkeit: <90 % (keine Kondensation)

e.Linearitätsabweichung: <±0,1 % O2;

f.Nulldrift: ≤0,5 %/Monat;

g.Bereichsdrift: ≤0,5 %/Monat

h.Interne Signalverarbeitungszeit weniger als 1S;

j.Reaktionszeit: T90 <5 Sekunden

k. Wiederholbarkeit: <±0,02 % O2;

l.Lokale Anzeige: LCD-Flüssigkristallanzeige (mit Hintergrundbeleuchtung)

m.Analogausgang: 4～20mA 750Ω

n. Umgebungstemperatur: 5 ℃ ~ +45 ℃;Stromversorgung: 220 VAC ± 10 %, 50 ~ 60 Hz.

o. Die Rauschdrift des Analysators innerhalb von 30 Minuten beträgt nicht mehr als 0,01 %;die Auflösung der Datenerfassungsausgabe ist besser als 0,01 %6;

7. Kohlendioxid (CO2)-Analysator: Herkunft ist Deutschland AGM Sensors nicht diskriminierendes Infrarot-Sensormodul (NDIR):

1) Messprinzip: nicht diskriminierendes Infrarot-NDIR, Dual-Wellenlänge, Einzelstrahl.

2) Messbereich: 0-10 %;

3) Reaktionszeit: ≤6s.

4)Genauigkeit: Vollausschlag ±2 % FS

5) Stabilität: Vollausschlag ±2 % FS (mehr als 12 Monate)

6) Wiederholgenauigkeit: ±0,2 % (am Nullpunkt), 1 % (am Messgas)

7)Mindesterkennungswert: <1 % FS des Skalenendwerts

8)Linearitätsfehler: <2 % FS des Skalenendwerts

9)Status-/Fehlerkontrolle: zweifarbige LED-Anzeige

10)Status-/Fehlerausgang: +5V HCMOS am 34-Pin-Anschluss

11) Analogausgang: 4～20mA 750Ω

12) Umgebungstemperatur: 5℃～+45℃

(13) Stromversorgung: 220 VAC ± 10 %, 50 ~ 60 Hz 5000 W

(14) Die 30-minütige Rauschdrift des Analysators beträgt nicht mehr als 100 × 10-6

8. Kohlenmonoxid-CO-Analysator: Herkunft aus Deutschland AGM Sensors nicht diskriminierendes Infrarot-Sensormodul (NDIR): (optional)

1) Messbereich: 0–1 %;

2) Reaktionszeit: ﹤6s

3) Wiederholgenauigkeit: 0,1 ppm

4) Nullpunktdrift: ≤2 %/Woche

5) Bereichsdrift: ≤2 %/Woche

6) Lineare Abweichung: <±1 %

9. Analysator mit einer Gasdurchflussrate von 3,5 l/min. Der Gaskreislauf ist mit einem Durchflussmesser ausgestattet, um eine Überlastung des Analysators zu verhindern.Durchflussmesserbereich von 0,5 ~ 5 l/min;ausgestattet mit einer Umleitungsvorrichtung, um das überschüssige Gas zu entleeren.

10.Die Kalibrierschnittstelle ist für die Kalibrierung der Gassensoren des Gasanalysators reserviert.

11.Rauchdichtemesssystem:

Das System zur Messung der Rauchdichte befindet sich im Abgasrohr nahe dem Ende des Abluftventilators. Durch die Lichtquellen-Startvorrichtung, den Korrekturmechanismus, das Temperaturmessgerät usw. sollte der Messvorgang aufgrund der Ansammlung von Rauchstaub die Lichtdurchlässigkeit nicht beeinträchtigen um mehr als 5 % reduziert werden.

13. Lichtquelle:

Das Lichtquellen-Emissionsgerät ist ein Helium-Neon-Laser, der eine rote Lichtquelle mit einer Spektralwellenlänge von 632,8 nm und zufälliger Polarisation zum Testen der Rauchkonzentration erzeugen kann.die Linearität des Controllers am Empfangsende der Lichtquelle beträgt ≥99,8 % und die Instabilität beträgt <0,1 %;

Der Lichtquellenkanal ist mit einem Kalibrierungsmechanismus ausgestattet, der 100 % und 0 % des Lichtquellenempfangs korrigieren kann;Auf einer Seite des Lichtelements ist ein Thermoelement installiert, um die Temperatur des Rauchs zu messen und Signale an das Hauptsteuerprogramm zu senden, um an der Berechnung der experimentellen Ergebnisdaten teilzunehmen.

14.Objektiv:

Konvexe Linse mit 50 mm Durchmesser und 60 mm Brennweite, so dass der parallele Strahl durch das Rauchabzugsrohr einen Durchmesser von 30 mm hat.

15.Fotoelektrisches Empfangselement:

Das fotoelektrische Element aus monokristallinem Silizium von Japan Hamamatsu wird verwendet, um die Rauchdichte durch die Änderung der Intensität des empfangenen Lichtstrahls zu bestimmen. Die Genauigkeit der Messung der Lichtintensität darf nicht weniger als ± 5 % betragen.

16. Die Genauigkeit der Chromatizitätsstandardfunktion des optischen Systemdetektors darf nicht weniger als ± 5 % betragen und die Ausgangslinearität liegt innerhalb von 5 %.

17.Das optische Rauchdichtemessgerät wird an der Position einer gleichmäßigen Rauchverteilung im Abgasrohr installiert. Der Lichtstrahl kann vertikal durch das Abgasrohr gelangen. Die Installation des optischen Rauchdichtemessgeräts hat keinen Einfluss auf die Geschwindigkeitsmessung und Probenahme Das Glasfenster des optischen Rauchdichtemessgeräts besteht aus Quarz

18. Kontrollsystem:
①Computersteuerungsschnittstellenmodus: Verwendung von Computer + professioneller Softwaresteuerung, geführte Bedienung, einfache Bedienung, sicher und zuverlässig, alle umständlichen Verfahren und Vorgänge wurden in den Computer integriert, die Reaktionsgeschwindigkeit ist sehr schnell, einfach zu bedienen, benutzer- benutzerfreundliche Oberfläche, kinderleichte Bedienung.
②Die Software verwendet LabeView, eine spezielle Entwicklungssoftware für Instrumente und Geräte sowie eine Datenerfassungs-Steuerkarte.Es kann die Testdaten während des Kontrolltests in Echtzeit anzeigen und eine automatische Datenberechnung, -erfassung und -verarbeitung, Datenspeicherung und Ausgabe von Versuchsberichten und Messergebnissen realisieren.Es zeichnet sich durch hohe Intelligenz, geführte Menübedienung, Einfachheit und intuitive Bedienung aus, wodurch die Testergebnisse genauer werden.
③Eingebaute Vorkalibrierungs- und Arbeitskalibrierungsverfahren für Geräte können praktisch sein, um die Genauigkeit der Wägegeräte, den Strahlungskegel bei unterschiedlichen Temperaturen des Strahlungsbeleuchtungskegels, die Nullpunktkorrektur des optischen Schaltkreises und den Analysator jedes Sensors zu kalibrieren.
④Es können individuelle Sensorkalibrierungsmodi eingerichtet werden, einschließlich Einzel- oder Doppelpunktkalibrierung des Sauerstoffanalysators, des Kohlendioxidanalysators, des Kohlenmonoxidanalysators, des Differenzmikrodruckwandlers, des Rauchdichtemesssystems, des Wiegegeräts und der Massendurchflusskontrolle, um das Beste zu erzielen Linearität;
⑤C-Parameter-Kalibrierung: Die C-Faktor-Abweichung zweier Kalibrierungen beträgt nicht mehr als 5 %, und das Gerät arbeitet nach der Kalibrierung stabil, was echte und zuverlässige Messergebnisse gewährleistet.
⑥Statusüberprüfungsschnittstelle, die den Arbeitsstatus jeder Sensorkomponente des Instruments auf einen Blick ermitteln kann;Es kann die Arbeitswerte jedes Sensors aufzeichnen, einschließlich Differenzmikrodrucksensor, Schornsteintemperatur, Sauerstoffanalysator, Kohlendioxidanalysator und Kohlenmonoxidanalysator.Die Berichtsvorlage liegt im Excel-Format vor, das den grafischen und numerischen Wertmodus anzeigen kann.
⑦kann die Materialeigenschaften direkt messen, einschließlich Wärmefreisetzungsrate, Zündzeit, Zündwärme, Massenverlustrate, Rauchfreisetzungsrate, effektive Verbrennungswärme, CO2, CO-Erzeugung usw.;Testdatenausgabe, speicher- und ausdruckbar;Mit leistungsstarken Funktionen, die insbesondere mit mehreren Kurven verglichen werden können, können Sie den Unterschied zwischen den Verbrennungseigenschaften des Materials intuitiv vergleichen.
⑧Das Erfassungssystem kann Sauerstoffkonzentration, Temperatur, Wärmefreisetzungsrate, Blendendurchflussmesser, Thermoelemente, Durchflussrate heißer Rauchgase, Zündzeit und Löschzeit der Probe, Gesamtsauerstoffverbrauch, Massenverlustrate, Gesamtwärmefreisetzung, Kohlendioxiderzeugung usw. erfassen und aufzeichnen Kohlenmonoxid-Erzeugungskurven, der gesamte Prozess quantitativer Kurven und Echtzeitdaten.Es kann gespeichert und ausgedruckt werden.
⑨Zündsystem: Hochspannungs-Funkengenerator mit Sicherheitsabschaltung, automatische Hochspannungszündung, automatische Positionierung, die Probe in der Verbrennungsplattform durch die Zündung des Zünders, schnelle Zündgeschwindigkeit, kann die Genauigkeit der Testergebnisse gewährleisten.

Software-Betriebsseite