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公司动态

应用案例|锂电池热失控产气极限氧浓度研究

本文利用爆炸极限试验仪对磷酸铁锂电池单体(3.2V/265Ah)热失控产气的爆炸极限与极限氧浓度进行了研究,相关爆炸特性参数可为储能电站等应用场景的防爆抑爆设计提供理论依据。前言锂离子电池热失控过程会产生由多种可燃组分构成的混合气体,这种热解气一旦被点燃会出现不可控的严重后果。测定锂电池热失控产气的爆炸极限与极限氧浓度,可为储能电站等爆炸性环境的氧浓度控制提供理论依据,有效预防爆炸和火灾事故;也可为地下车库等应用场景的通风设计提供数据支持,提高公共安全性。本次实验选择应用于储能站的265Ah磷酸铁锂电芯,通过人工配气模拟其热失控所产生的混合气体,并使用仰仪科技HWP21-30S型爆炸极限试验仪进行产气爆炸特性研究。实验结果表明,常温常压下电池产气的爆炸下限(LEL)为6.80%,爆炸上限(UEL)为40.63%,极限氧浓度(LOC)为7.50%。实验部分1. 样品准备(1)氮气:纯度不低于99.8 %(体积分数)。(2)待测混合气体:成分比例如下图,用以模拟磷酸铁锂电芯热失控所产生的混合气体。图1 混合气体组分含量2. 实验条件实验仪器:仰仪科技HWP21-30S爆炸极限试验仪试验模式:气体试样试验容器体积:5L环境压力:101.29kPa搅拌时间:5min点火温度:20℃二次控温:是图2 (a) HWP21-30S爆炸极限试验仪; (b) 实验装置现场图3. 测试方法(1)爆炸极限测定参见GB/T 21844-2008 化合物(蒸气和气体)易燃性浓度限值的标准试验方法;GB/T 12474-2008空气中可燃气体爆炸极限测定方法。(2)极限氧浓度测定参见GB/T 38301-2019可燃气体或蒸气极限氧浓度测定方法。实验结果‍1. 燃烧判定标准根据GB/T 21844-2008 化合物(蒸气和气体)易燃性浓度限值的标准试验方法中提到的火焰的传播的定义:在本试验中,火焰前沿从点火源向上或向外到达器壁或至少离器壁13mm处的运动过程。向外扩散运动说明火焰前沿存在水平分量。图3 待测混合气体被点燃的判定标准注:距离器壁13mm处用红色圆圈表示。2. 爆炸极限实验结果(1)爆炸下限进行爆炸下限测试时,测得最接近火焰传播和火焰不传播时的实验效果如实验录像1所示,可以计算爆炸下限LEL=0.5×(6.526+7.077)%=6.80%。(2)爆炸上限进行爆炸上限测试时,测得最接近火焰传播和火焰不传播时的实验效果如下,可以计算爆炸上限UEL=0.5×(41.043+40.225)%=40.63%。3. 极限氧浓度实验结果极限氧浓度可利用三元图进行分析,根据GB/T 38301-2019,当UEL≤ 0.8 × (100-Xair,L),适用简易实验程序。图4 电池产气极限氧浓度三元图如图4所示,通过程序实验逐步确定爆炸区顶点空气体积分数(Xair,L),并测定0.8倍顶点惰性气体体积分数(0.8 Xin,L)的混合气体爆炸极限,以验证极限空气浓度LAC位于爆炸区顶点,此时:LAC = Xair,L = 35.89%随后可通过公式计算混合气体的极限氧浓度:LOC = LAC × 0.209 = 7.50%待测混合气体的三元图既可以确定极限氧浓度,也可以表征爆炸区范围,反映电池产气的爆炸区临界浓度分布规律。结论本文利用爆炸极限试验仪测定了大容量磷酸铁锂电池单体热失控产气的极限氧浓度。以该数据为基础,通过提高惰性气体浓度或降低氧浓度进行抑爆设计,可以有效预防爆炸风险,提高储能电站等应用场景的安全性。

应用实例

2023.06.26

中检南方:储能电芯绝热温升测试应用,依据GB/T 36276标准的高品质监管

全球双碳红利催生电池安全第三方检测市场的蓬勃发展。成立于1985年的中检南方作为强制性国家标准认证指定的老牌机构,选择了仰仪科技BAC-420A大型电池绝热量热仪作为电池实验室的重要一环。中检南方的电池实验室严格遵循现有标准规范,对于锂电池的性能、寿命及安全性的评估结果也有更精确的要求。行业挑战电池安全领域的第三方检测机构  锂离子电池在充放电过程中存在明显的热效应,包括电极反应热、极化热、焦耳热和副反应热等。这些热量使电池内部温度上升,一旦温度过高将影响电池性能和寿命,甚至导致电池发生热失控。依据GB/T 36276等国家标准,中检南方需要一台最大化兼容市面常规电芯尺寸和体系的电池绝热量热仪以承接复杂的测试需求。仪器:大型电池绝热量热仪BAC-420A应用:GB/T 36276下的绝热温升试验,以及针刺热失控扩展模块位于中检南方电池实验室的BAC-420ABAC-420A超高扩展性的大尺寸电池ARC  BAC-420A大型电池绝热量热仪0.01℃/min的自放热检测灵敏度及420*520mm的炉腔尺寸,让实验室在面对能量密度与电芯尺寸均日益庞大的样品时仍拥有极强的适应性。根据仰仪科技试验,BAC-420A已成功进行包括190Ah NCM811、230Ah NCM622、320Ah LPF和600mm短刀在内的数百款电芯绝热热失控和热物性参数测试。灵活的扩展性使得该仪器成为中检南方实验室的第一选择,其实验室负责人除了对仪器能容纳的样品范围比较满意之外,他还表示将考虑开展电池热失控相关测试。而BAC-420A具备的丰富接口保留了仪器未来进一步升级的可能性。炉腔内针刺模块展示第三方检测机构需依据相关标准出具报告,储能方面BAC-420A提供的关键参考标准包括:GB/T 36276 和 UL9540A 等。GB/T 36276 侧重于检测储能锂离子电池在发生热失控时是否发生起火、爆炸;同时要求测试电池充放电过程中的绝热温升。UL9540A 侧重于检测储能系统用电芯发生热失控时,对其起火特性进行评估,获得相关数据,以用于确定储能系统防火防爆措施。信任基础扎实的技术力成就高品质合作  中检集团南方测试股份有限公司-卢经理-电池实验室负责人中检南方在电子产品和储能用电池强制性国家标准认证与品质监管方面是权威的检测机构,仰仪科技是我们值得信赖的合作伙伴。1. 如何评价BAC-420A这台仪器在炉腔体积和性能上基本覆盖了我们的测试需求。后期我们也考虑增加模块扩展针刺、集气、摄影等功能,综合而言这台仪器具有很高的性价比。2. 中检南方利用BAC-420A创造的应用价值大电池弥补了我们实验室针对大尺寸、高容量电芯热失控和热管理测试的短板;且检测数据经得住和进口品牌的比对,不仅满足检测要求,也提升了我们的客户评价。3. 怎样评价与仰仪的合作仰仪及其背后工程师们对技术的专注是我们双方建立信任的基础。无论是前期的技术交流还是中后期的交付和售后,仰仪的仪器和人员都展现出了可靠、专业、务实的品质。需求趋势全尺寸超大型BAC系列  锂电池行业正朝着大尺寸、大容量和高比能量的趋势发展。除了常规尺寸和容量的电池ARC外,仰仪科技更创新研制了量热腔直径达(420~1000)mm的全尺寸超大型BAC系列电池绝热量热仪,助力新能源前沿研究与技术应用。(a)BAC系列大型电池绝热量热仪及(b)核心技术参数

应用实例

2023.05.16

全尺寸超大型电池绝热量热仪:大容量、高防护、高精度

本期预览仰仪科技BAC系列全尺寸大型电池绝热量热仪可针对长边≤1500mm范围内的电芯开展安全、精准、可靠的绝热热失控测试。与目前国内外厂家的标准产品相比,BAC系列具有更大的量热腔容量、更高的安全防护和更丰富的测试功能。电池绝热量热仪应用电池绝热量热仪(Battery Accelerating Calorimeter)是用于评价锂离子电池热稳定性和热失控过程热动力学参数的重要仪器。通过电池绝热量热仪可以有效获取锂电池的自放热起始温度(Tonset)、热失控起始温度(TTR)、热失控最高温度(Tmax)、泄压温度(Tv)、最大升温速率((dT/dt)max)和热失控孕育时间(∆t)等参数,以作为电池热管理系统的设计输入,帮助研究人员确定锂电池安全边界及失控危害,实现对热失控的预防与早期预警。现有仪器局限性为了实现降低电池系统综合成本、提升电动汽车续航里程等目的,锂电池行业内电芯朝着大尺寸、大容量和高比能量的趋势发展。大电芯更容易获得高体积能量密度,有利于减少电芯外壳以及外部安装结构,提高空间利用率和成组效率。例如,以比亚迪刀片电池为代表的大型电芯长边尺寸超过1米;同时各大厂商陆续推出更高容量的电芯,如海基新能源推出375Ah的产品,亿纬锂能推出560Ah的LF560K电池;另一方面,动力电池能量密度即将跨越300Wh/kg。4月19日,宁德时代发布凝聚态电池,单体能量密度最高可达500Wh/kg。针对上述情况,目前国内外商品化的电池绝热量热仪已无法覆盖相关测试需求,存在腔体体积小、耐压/保压能力不足等局限性,导致在锂电池热安全分析测试中存在以下问题:(1) 不适配大尺寸电芯几何尺寸:目前标准产品的腔内尺寸不超过500mm*500mm, 无法布置长度600mm以上的电芯; (2) 不支持大容量/高镍电芯测试:基于当前仪器的耐压和抗爆性,200Ah的NCM811或400Ah的磷酸铁锂电芯已基本达到仪器的测试极限;(3) 不兼容电池产气过程同步分析:目前的仪器在电池热失控过程中存在开盖泄压或漏气的情况,需搭配密封测试罐组成 “腔中腔”结构进行电芯产气过程分析。但“腔中腔”的方式能承受的电芯容量非常有限,同时使得测试系统的热惰性因子增大,显著影响电芯热失控特征温度判定和测量。创新仪器及优势仰仪科技长期致力于锂电池热安全检测仪器和解决方案开发,公司研制的BAC-420A大型电池绝热量热仪打破国外垄断,已成功进行了包括190Ah  NCM811、230Ah NCM622、320Ah LPF和600mm短刀在内的数百款电芯的绝热热失控和热物性参数测试,积累了大量的仪器开发和应用经验。针对现有电池绝热仪器的应用限制,仰仪科技创新研发BAC系列全尺寸大型电池绝热量热仪,腔体直径覆盖420mm-1000mm的范围,能够测试长边尺寸不超过1500mm的电芯;同时,大容量腔体的抗爆性和产气测试能力显著提升,能够承受大型电芯的热失控温压冲击。另外,考虑用户差异化的使用习惯和测试需求,系列化产品兼顾了腔体开盖泄压和腔体密闭-定向泄压两种技术路线以供选择。除常规热滥用测试以外,BAC系列产品具备气体收集和压力测量、针刺模块、视频监控、充放电测试、比热容测试、气氛模拟和低温制冷等功能,可以对电池热安全性进行全面评估。系列化仪器的核心参数如下图所示:图1  (a)BAC系列大型电池绝热量热仪及(b)核心技术参数BAC-420A、BAC-420B和BAC-800A均为泄压型电池绝热量热仪,保留经典ARC使用习惯。仪器结构总体分为绝热腔体、抗爆箱与电控系统三部分。泄压型系列具备优异的多重安全防护能力,利用弹簧锁设计,当内部压力过高时炉盖可弹起进行快速泄压,同时腔体内部安装爆破片进行防护;抗爆箱使用机械安全联锁装置,钢板厚度 3.5mm,并安装大流量排风系统确保实验安全。BAC-800B和BAC-1000A均为密闭型电池绝热量热仪。密闭型炉腔完全按照GB/150压力容器设计规范进行开发,可持续承压2MPa,同时具有优异的密封性,创造性地将定容燃烧弹和ARC功能合二为一,无需配置密封罐即可同步完成大尺寸、大容量电芯热失控特征温度及产气测试。另外,通过腔体可调式泄压设计,上述产品解决了国外某厂商绝热仪器存在的腔体和电池表面温差大,绝热性能不佳的问题。附:BAC系列产品风采全览BAC-1000A 是研究长边1500mm 以下大型电池单体及其小型模组等热失控、热蔓延机制的密闭型绝热加速量热仪。炉腔直径1000mm,深1200mm;仪器具备《特种设备制造监督检验证书(压力容器)》,安全承压2MPa;充分满足大尺寸电池热失控检测需求。附图1 BAC-1000A整机外观BAC-800A 是研究长边900mm以下大尺寸电池单体及其模组等热失控、热蔓延机制的泄压型绝热加速量热仪。炉腔直径 800mm,深 520mm;配备有多组大功率加热元件提升控温效率与温度场稳定性。BAC-800A拥有大炉体+升级控制软件设计,在适配更大尺寸电池测试的同时,确保高精度的炉体温度一致性;可以通过液氮制冷模块模拟低温工况开展测试;可以在内部配备承压2MPa的压力容器,进行产气采集。附图2 BAC-800A整机外观BAC-800B 是研究长边900mm 以下大尺寸电池单体及其模组等热失控、热蔓延机制的密闭型绝热加速量热仪。炉腔直径 800mm,深520mm;仪器具备《特种设备制造监督检验证书(压力容器)》,安全承压 2MPa;借助辅助抬升装置可实现单人操作。附图3 BAC-800B整机外观BAC-420A 是研究方形、软包等电池单体及其小型模组等热失控、热蔓延机制的泄压型绝热加速量热仪,作为成熟的在售标品,获得众多客户的认可。炉腔直径420mm,深 520mm;炉体外壁配置有功能丰富的扩展接口。附图4 BAC-420A整机外观BAC-420B 是研究方形、软包等电池单体及其小型模组等热失控、热蔓延机制的泄压型绝热加速量热仪。炉腔直径420mm,深 520mm;标配制冷模块可模拟低温工况开展电池热管理测试。附图5 BAC-420B整机外观// 关于仰仪科技仰仪科技成立于2006年,浙仪旗下实验室事业群成员,是专注于新能源与化工领域测试需求的国家高新技术企业。我们拥有成熟的锂电池热安全和热管理测试仪器与实验室建设方案,可为相关研究与生产提供专业、优质的产品和服务。

新品

2023.04.24

工艺黑科技,盲管式量热弹为热分析测试带来更高准确度与灵敏度

量热弹是一种用于反应性化学物质以及化学工艺过程中热风险评估的反应容器,具有耐腐蚀、耐高温高压等特点,广泛用于原材料、中间产物、最终产物、废弃物的热危险性评价。其应用领域包括医药制药、石油化工、农业化肥、聚合物与塑料、含能材料等。升级优势:盲管测温设计有效提升利用率盲管式量热弹以非接触测温原理设计,分别结合了内插式测温与底部式测温的优势,样品温度测量准确性高于SN∕T 3078.1-2012 中的建议方式(非强制执行),具有准确、可靠等优点。盲管式量热弹的测温准确性和灵敏度高于底部式量热弹,同时能避免温度传感器与样品直接接触,有效降低温度传感器因腐蚀更换的频率,大幅节约测试成本。升级标准:SN∕T 3078.1-2012 中提示的量热弹形式仅作为建议而非强制执行,盲管式量热弹结合二者特点因而具有高于标准的测温优势;创新设计:温度传感器置于盲管内,能够准确测量样品温度变化,同时实现与腐蚀性样品物理隔离;工艺先进:半球冲压+激光焊接;搭配仪器:绝热加速量热仪、快速筛选量热仪。1绝热加速量热仪TAC-500A绝热加速量热仪是在实验室条件下模拟潜在热失控反应的专业测试仪器。快速、灵敏、精确的绝热跟踪性能确保获得绝热热失控过程真实完整的热和压力变化数据,推算准确的TD24、TMRad、SADT等热安全关键指标。便捷性:炉盖自动升降台面式:体积小,便于摆放和操作精确性:温度分辨率0.001℃,检测阈值<0.01℃/min安全性:多重超温超压保护2快速筛选量热仪RSC-400A快速筛选量热仪是面向反应热危险性快速评估的专业量热仪器,具有功能丰富、灵活性强、操作成本低廉、使用简单等特点,支持多种温度扫描模式,可在较宽的温度范围内获得热量、压力、产气量以及泄放数据。孪生通道:参比提高测试准确性精确测温:温度分辨率<0.01℃安全可靠:多重超温超压保护专业分析:仪器配备专用分析软件可靠坚固:多种材质选择应对严苛实验需求哈氏合金量热弹钛量热弹316L不锈钢量热弹售后保障:服务无忧、放心选择

操作维护

2023.04.20

荣誉认证!仰仪科技荣获国家级专精特新“小巨人”称号

近日,根据国家工信部发布的《专精特新中小企业发展报告(2022年)》显示,杭州仰仪科技有限公司已顺利获得国家级专精特新“小巨人”企业认定。仰仪科技将以此为契机,继续坚持自主研发,补短锻长,努力成长为国产仪器创新发源地。“专精特新”是国家引导中小企业增强自主创新能力和核心竞争力,不断提高中小企业发展质量和水平而实施的重大工程。国家级专精特新“小巨人”企业是指具有“专业化、精细化、特色化、新颖化”特征的中小企业领军者和佼佼者,也是专注细分市场、创新能力强、市场占有率高、掌握关键核心技术、服务于产业链关键环节、质量效益优的排头兵企业。杭州仰仪科技有限公司成立于2006年,从属于浙仪集团旗下实验室事业群,是专注于新能源与化工领域测试需求的国家高新技术企业。近年来,仰仪科技在研发创新方面持续发力,先后收获省市级多项荣誉认定。仰仪科技始终坚持打造国产高端仪器自主品牌。十多年来,我们通过独立研发与生产,在热分析与量热等多个高端科学仪器领域打破了欧美持续数十年的垄断,并将产品线覆盖至新能源与化工全生命周期检测。在开拓创新中,我们培育了一大批专业的人才储备并积累了深厚的技术实力。借此荣誉,仰仪科技将在未来继续专注于提升产品性能与服务质量,为广大客户提供全方位优质的产品与解决方案。

企业动态

2023.03.31

HWP27-20S绝热型自加速分解温度试验仪及其应用

前言自加速分解温度(SADT)是一定包装材料和尺寸的反应性化学物质在实际应用过程中的最高允许环境温度,是实际包装品中的反应性化学物质在7日内发生自加速分解的最低环境温度,一旦储存环境温度高于SADT,该物质就有发生火灾、爆炸事故的风险。SADT反映化学品的热危险性,也是衡量和规范化学品储运安全的重要参数。江苏响水3.21硝化废料爆炸等重特大事故促使国家和社会愈发关注化学品储运安全。2022年8月16日,应急管理部危化监管一司发布了《关于征求精细化工“四个清零”问题释义(征求意见稿)》,明确指出:“若储存的化学品具有热敏性,则会有分解放热并引发火灾、爆炸的风险,需重点评估该物质在当前包装规格下的SADT”。目前,化学品SADT的检测主要根据联合国《关于危险货物运输的建议书-试验和标准手册》及《GB/T 39090危险品绝热存储实验方法》,按照上述标准开发的测试仪器多采用水作为冷却剂,仪器的最大制冷能力不超过500W/kg,且通常仅适合检测SADT低于80℃的样品。因此,起始分解温度高、发热速率快的样品只能通过热分析法推算SADT[1]。例如,硝基甲烷的SADT推算值为161℃,且根据计算,若需进行实测仪器应具备1000W/kg以上的制冷能力,现有市场产品无法满足检测需求。针对上述问题,仰仪科技有限公司的新款“HWP27-20S绝热型自加速分解温度试验仪”,配置全新液氮制冷模块,最高制冷能力可达2000W/kg,可以显著提高仪器测试范围,并确保实验安全性。本文以一种放热速率较快的重氮染料中间体为样品,验证了新款仪器的性能。实验测得该样品SADT为100℃,达到最大发热率时冷却系统仍具有冷却能力,实验过程安全可靠。图1 HWP27-20S仪器外观与关键部件:配备自增压液氮罐,制冷方式由HWP27-10S的U型管水冷变为L型管液氮喷淋制冷测试案例1. 测试条件实验仪器:仰仪科技HWP27-20S绝热型自加速分解温度试验仪样品:重氮类染料中间体,120g实验模式:标准包装材料类型:1A1包装热损失:63mW/kg实验温度:120℃加热速率:15℃/h图2 实验现场图片2. 实验结果样品升温曲线如图3(a)所示,当样品达到120℃的目标温度后,首先发生吸热膨胀,膨胀结束后可以检测到自放热,此时仪器控制环境温度对样品温度进行追踪。当样品自放热速率到达阈值后,冷却装置自动开启。如图3(b),实验结束后选取绝热温升曲线上合适的温度点,计算该温度下的单位质量发热率,并利用最小二乘法拟合得到发热曲线。同时,确定试样在实际运输中包装单位质量热损失率K为0.063W/(K·kg),在图中绘制斜率为K并与发热曲线相切的直线,直线在x轴上的截距对应临界环境温度,即包装中物质不出现自加速分解的最高温度。SADT按临界环境温度向上修至5(℃)整数倍,故此样品SADT为100℃。 图3 (a)样品升温曲线和(b)发热曲线与SADT拟合结果结论绝热型自加速分解温度试验仪HWP27-20S提升了制冷效率,可更广泛、更安全地应用于化学品SADT测试,特别对硝化物、重氮化物等危化品的储存及运输能够给出可靠、准确的实测数据,帮助精细化工企业响应“四个清零”政策,确保生产安全。参考文献[1] 邵理云.硝基甲烷热分解危险特性研究[J].安全与环境学报,2012,(3):182-184.

应用实例

2023.03.30

优秀论文|TAC-500A绝热加速量热仪用于研究绝热条件下硝酸铵的热分解测试

中国科学技术大学孙金华教授团队在 Process Safety and Environmental Protection 期刊发表论文“Effects of urea on the thermal decomposition behavior of ammonium nitrate: a reliable thermal safety performance enhancer”。该期刊是欧洲化学工程联合会的官方期刊,2021-2022年度影响因子为7.926。该项成果属于国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目。此研究对尿素作用下硝酸铵(AN)的热安全性进行了工程评估,综合分析得出结论,在不影响其正常功能的情况下,可添加少量尿素增强AN的热稳定性。仰仪科技的TAC-500A 绝热加速量热仪及哈氏合金量热弹为本研究提供绝热条件下硝酸铵的热分解测试。硝酸铵是一种具有明显自反应特性的化学物质,基于ARC的绝热实验可以更全面地了解热分解中的能量释放爆炸反应。项目部分研究成果仰仪科技论文征集活动我们始终致力于成为一个让用户满意、放心的仪器和解决方案专业提供者,为推动仰仪的仪器产品应用拓展与创新力提升,为您提供更符合需求的仪器和服务,现邀请您参加2023年仰仪科技征文活动。活动对象:所有使用过仰仪科技仪器人员,包括但不限于科研院所研究者、高校师生、企业研究机构等。论文要求:1. 论文正文部分需提及仰仪科技仪器名称及型号。2. 论文刊发时间在2023年1月1日~2023年12月31日。参与形式:1. 在已刊发文章中使用仰仪科技任何一款或多款产品参与设计或完成实验;2. 将论文链接与全文发送到活动官方邮箱:marketing@young-instruments.com审核;3. 在文章真实性验证通过后即可获奖。截止时间:活动自即日起开始,截止至2023年12月31日。奖金设置:2000元~4000元;最终奖金根据期刊影响力确定。注意事项:我们将在您投稿后5个工作日内完成审核,并与您取得联系以发放奖金;未通过的投稿我们将通过官方邮件与您沟通,您也可以拨打0571-56363386与我们联系确认。只要您的论文内容包含仰仪科技品牌或具体仪器名称,通过真实性验证即可领取现金大奖!奖金额度根据文章发表期刊决定,最低2000元,最高4000元!无论您是在校生、上班族还是其他科研工作者,符合条件都可参与。期待您的投稿!marketing@young-instruments.com为本次活动唯一指定官方邮箱,工作人员不会向您索取任何费用,请注意防骗。*活动解释权归本司所有

企业动态

2023.03.28

怎样利用电池绝热量热仪获取有效的锂电池热失控测试数据

前言为了确保锂离子电池的安全使用,需要获取电池热失控特征参数作为电池热管理系统的设计输入,实现对电池热失控的预防与早期预警。目前,行业内对锂电池热失控的测试主要依托于电池绝热量热仪(ARC)。该仪器能够测定电池自放热绝热温升曲线,并得到电池自放热起始温度(Tonset)、热失控起始温度(TTR)、最高温度(Tmax)、泄压温度(TV)、最大温升速率((dT/dt)max)和最大压升速率((dP/dt)max)等特征参数。锂电池热失控绝热量热测试方法目前尚未形成统一的技术标准或规范,国内外各仪器厂商推荐的测试流程大致相同,但实验具体执行过程中的样品准备、参数选取和操作规范性等因素均会对测试结果造成一定影响。本文以杭州仰仪科技有限公司的BAC-420A大型电池绝热量热仪为例,从电池热失控实验的主要操作流程入手,简要说明各个步骤的操作要点和合格性判定方法,保障用户最终获取有效的实验数据。图1  (a)BAC-420A大型电池绝热量热仪与(b)电池绝热热失控典型数据测试流程电池热失控绝热测试关键步骤如下图所示,准确可靠的测试结果建立在每个步骤的正确操作基础上。图2 电池热失控测试关键步骤操作要点1. 样品准备进行包括电池表面处理、SOC调整、信息记录在内准备工作。该步骤的实验要点如下:(1) 电池表面处理:表面充分进行清理;同时对于硬壳电池,可撕除表面导热性不佳的PET蓝膜,热电偶可与电池表面更紧密贴合;(2) 电池按规定的方法进行活化以及SOC控制,充放电过程防止虚接或短路;(3) 登记包括电池质量和电压在内的基础数据,并留存图像资料。2. 温差基线校准由于量热腔内可能存在微小的温度分布,为防止绝热追踪阶段量热腔壁面对样品产生过加热或欠加热,确保腔内精密的绝热环境,需利用与电池同尺寸的铝质标准块作为电池等容物,利用仪器的“温差基线”模式对炉壁-样品温差的温度依赖性进行校准;该步骤的实验要点如下:(1) 试样安装1) 无特殊要求情况下,样品热电偶均粘贴于试样大面中心点位置;2) 利用样品支架或悬吊的方式装样,铝块与电池样品在炉腔中的相对位置尽量保持一致。(2)实验参数设置1) 实验温度区间推荐覆盖50℃~200℃,尽可能确保Tonset检出值落在该范围内,避免发生误检测;2) 台阶升温步长控制在25℃及以下,增加恒温台阶个数有利于提高校准精度;3) 根据铝块大小选择恒温时间,恒温时间不足,试样温度无法达到平稳,将影响温差基线校准的有效性。恒温时间(min)一般推荐为50+40×铝块质量(kg)。图3 “温差基线”模式参数设置界面3. 温差基线验证 将温差基线校准文件下发至软件后台,随后再次利用铝块在“HWS”模式下进行实验。通过温度平衡阶段铝块的温升情况判断量热系统的绝热特性,从而对校准文件的有效性进行验证。该步骤的实验要点如下:(1) 校准文件合格性判据统计每个台阶达到温度平衡阶段后铝块的温升速率。如图4a所示,若各台阶的温升速率均处于一个远小于检测阈值的区间内,可判定校准文件合格,说明试样处于相对严格的绝热环境中,在0.02℃/min的检测阈值条件下可准确进行电池Tonset点判定,出现误判或明显偏差的可能性低。而如图4b和图4c所示,均为不合格的情况。图4b铝块各台阶的温升速率过大,说明壁面对试样存在过加热的情况,进行电池实验时可能导致Tonset点在电池未开始自放热阶段被提前检出。该情况下,需要通过延长恒温时间等方式重新进行温差基线校准;图4c对应的样品尺寸很小、热惯量过低,因此炉腔内微弱的温度场扰动导致样品温升速率剧烈波动,进行电池实验时发生Tonset误检测概率高。上述情况建议更换适用于小电芯检测的仪器进行测试。图4  校准文件(a)合格与(b,c)不合格情况下铝块HWS实验结果4. 电池热失控实验的操作要点在完成前置实验后,就可以在“HWS”模式下进行电池热失控实验。该步骤的实验要点如下:(1) 试样安装1) 电池以及样品热电偶的安装位置尽可能与温差基线实验保持一致;2) 附加热电偶、导线等部件需紧密连接,防止虚接脱落;3) 注意电池安全阀不要对准传感器和导线,防止喷阀过程造成部件损坏;4) 使用低Phi值的夹具对样品热电偶进行固定和压紧。目前常用的夹具有金属肋条(图5a)和云母板(如图5b)等。云母板对电池施加的应力更均匀,但导热性较差,需要设置更长的恒温时间使样品温度达到平衡。图5  (a) 金属肋条和(b)云母板夹具装样照片5) 若不进行热电偶固定,测试过程中由于电池鼓包可能出现热电偶与电池表面接触不良、甚至提前脱落的情况,直接引起热失控特征温度无法有效检测、数据曲线畸变、实验提前终止等异常现象。图6  热电偶未固定导致的实验异常——无法有效检出Tmax(2) 测试结果有效性判定如图7a所示,一般来说理想的电池绝热热失控曲线具有如下几种特征:1) 首台阶与前几个台阶温度低,电池未开始自放热,样品在温度平衡后的等待-搜寻(W-S)阶段升温速率较为稳定,且均小于所设置的自放热检测阈值;2) 电池开始自放热,W-S阶段温升速率逐渐上升(曲线上翘程度逐渐增大),直至达到0.02℃/min的阈值,开始进入绝热追踪;3) 只存在一个Tonset温度。图7b出现2个Tonset,上述现象有一定概率会发生,可能与SEI膜分解和再生的动态平衡有关,但更可能是校准文件不理想带来的结果;图7c使用图4c的校准文件进行测试,相邻台阶的温升速率无规波动,可能出现多次检出Tonset的反常结果。图7  (a)合理和(b,c)异常的电池绝热热失控曲线与台阶温升速率变化总结在理解测试原理基础上建立实验操作规范,是确保实验成功率与数据质量的关键。仰仪科技愿与用户共同探讨和提升电池绝热热失控测试方法,以准确、可靠的数据真实促进锂电池安全管理技术。仰仪科技,赞3

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2023.03.23

9系三元锂电池热失控特性研究

本文利用BAC-420A大型电池绝热量热仪对NCM9系三元锂电池进行热失控实验,获得电池热安全相关参数。镍钴锰或镍钴铝三元锂离子电池具有能量密度高、低温及循环性能好等优势[1],被广泛应用于新能源汽车等领域。与此同时,三元锂电池也存在着热稳定性较差的缺点,三元正极材料在250-300℃的高温下会发生剧烈的分解反应,同时释放氧分子,诱发电解液燃烧和电池爆燃。为满足新能源汽车日益增长的续航里程需求,部分电池厂商致力于不断提高电池的能量密度,因此三元锂电池从低镍3系电池不断发展到高镍8系以及超高镍9系电池。理论上伴随着活性金属成分的不断提升,正极材料和电池的热稳定性下降,热失控风险随之上升。由于超高镍9系电池尚未实现规模化应用,行业内相对缺乏该类型电池的热安全特征信息。本文利用电池绝热量热仪测试了9系三元锂电池的热失控过程,证明9系锂电池的热失控剧烈程度远超其他类型的三元电池。实验部分样品准备电池样品:  NCM9系三元软包锂电池(5Ah)实验条件实验仪器:仰仪科技BAC-420A大型电池绝热量热仪、电池充放电设备、TP700多通道测温仪;实验模式:HWS-R模式、温差基线模式;记录频率:1~100Hz;自放热检测阈值:0.02℃/min;热电偶固定位置:电池大面中心点(样品热电偶)、电池正极(附加热电偶)实验结果图1 9系三元锂电池热失控(a)温升及电压曲线及(b)温升速率-温度曲线表1 9系三元锂电池热失控特征参数表**上述参数均以样品热电偶贴合处温度进行计算;**Tonset判断条件为dT/dt =0.02C/min;***TTR判断条件为dT/dt =60°C/min。根据测试数据,9系三元锂电池自放热起始温度Tonset为86.78度,热失控起始温度TTR为202.76度,电池电压的骤降点与TTR温度基本一致。电池到达TTR之后具有极高的温升速率,2s内电池表面温度达到热失控最高温度1109℃,最大升温速率约为48900℃/min。与9系锂电池相比,如图2所示,6系电池从TTR到达Tmax需要70s,最大升温速率约为6500℃/min;8系电池需要5s,最大升温速率约为20600℃/min,说明随着镍含量的上升,电池热失控剧烈程度不断提高。图2 (a)6系三元温升速率-温度及(b)8系三元温升速率-温度曲线图3  样品锂电池(a)热失控视频及(b)实验后腔体照片另外,从视频及图片中发现,9系锂电池在热失控瞬间发生了猛烈的火焰喷射现象,并且量热腔壁面残留大量电池材料喷射物,也说明该电池发生了剧烈的热失控。结论本次实验利用BAC-420A大型电池绝热量热仪测量了9系三元锂电池的热失控特征参数。相关实验数据有助于对该类电池进行改良,提升其安全性。参考文献:[1]张萌启.三元锂电池过充热失控特性与探测方法研究[D].导师:杜建华.华侨大学,2020.

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2023.02.23

重点解读!精细化工反应安全风险评估规范 GB/T 42300-2022正式发布

《GB/T 42300-2022 精细化工反应安全风险评估规范》于2022年12月30日起正式实施,作为精细化工反应安全风险评估领域首个正式国家标准,相较于此前的征集意见版在术语和定义、评估对象、测试与评估内容、数据测试和求取方法等重要内容上都有了变化!“术语和定义”变化对于常压反应体系,GB/T 42300-2022更多考虑了混合物的情况,MTT相关取值由沸点更改为泡点。意见稿旧3.7  技术最高温度 maximum temperature for technical reason对于常压体系,技术最高温度为反应体系的沸点;对于密封体系,技术最高温度为反应体系允许的最大压力对应的温度,并结合反应体系各组成部分的设计参数综合考虑;用MTT表示。新国标新3.10  技术最高温度 maximum temperature for technical reasonMTT反应体系温度允许的最高值。注:常压反应体系,技术最高温度取设计温度和体系泡点的低值;密闭反应体系,技术最高温度取体系允许最大压力对应的温度和设计温度的低值。“评估对象”变化1. 明确反应安全风险评估适用范围包括间歇、半间歇和连续釜式反应。意见稿旧本文件适用于精细化工反应安全风险的评估。本文件规定了精细化工反应安全风险评估范围、评估内容、参数测试方法、数据求取方法、风险评估标准、评估结果运用、评估报告要求。新国标新本文件规定了精细化工反应安全风险评估要求、评估基础条件、数据测试和求取方法、评估标准和评估报告要求。本文件适用于精细化工间歇、半间歇和连续釜式反应安全风险评估。2. GB/T 42300-2022评估范围更广,且对重点监管危险化工工艺要求更为严格,对于新建精细化工企业工艺也提出完成反应安全风险评估明确要求。意见稿旧4.1  重点评估对象4.1.1 国内首次使用的新工艺、新配方投入工业化生产的以及国外首次引进的新工艺且未进行过反应安全风险评估的。4.1.2 现有的工艺路线、工艺参数或装置能力发生变更的工艺,且没有反应安全风险评估报告的。4.1.3 因为反应工艺问题发生过生产安全事故的工艺。4.1.4 涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、过氧化工艺的精细化工生产装置。4.1.5 除上述情形外,属于精细化工的重点监管危险化工工艺及金属有机物合成反应(包括格氏反应)并且企业未明确掌握其反应安全风险的。新国标新4.1  评估对象4.1.1 国内首次使用并投入工业化生产的新工艺、新配方,从国外首次引进且未进行过反应安全风险评估的工艺。4.1.2 现有的工艺路线、工艺参数或装置能力发生变更且未开展反应安全风险评估的工艺。4.1.3 因为反应工艺问题发生过生产安全事故的工艺。4.1.4 属于精细化工重点监管危险化工工艺及金属有机物合成反应(包括格氏反应)。4.1.5 新建精细化工企业应在编制可行性报告或项目建议书前,完成反应安全风险评估。“测试与评估内容”变化生产工艺全流程的反应安全风险评估正式列入评估范围;全流程具体内容相较于征求意见稿,未进行明确说明,但应包括且不限于意见稿中提及的蒸馏、分馏、干燥、储存等单元操作的风险评估。意见稿旧4.2  测试与评估内容4.2.1 反应安全风险评估应包括物料分解热评估、失控反应严重度评估、失控反应可能性评估、失控反应风险可接受程度评估和反应工艺危险度评估。4.2.2 反应安全风险评估应对原料、中间产品、产品、副产物、废弃物,以及蒸馏、分馏等分离过程涉及的各相关物料进行热稳定测试;对化学反应过程开展热力学和动力学研究测试与分析。4.2.3 涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、过氧化工艺的精细化工生产装置应完成有关产品生产工艺全流程的反应安全风险评估,并对相关原料、中间产品、产品、副产物、废弃物,以及蒸馏、分馏等分离过程涉及的各相关物料进行热稳定性测试和蒸馏、干燥、储存等单元操作的风险评估。新国标新4.2  测试与评估内容4.2.1 反应安全风险评估应包括物料分解热评估、失控反应严重度评估、失控反应可能性评估、失控反应风险可接受程度评估和反应工艺危险度评估。4.2.2 反应安全风险评估应对原料、催化剂、中间产品、产品、副产物、废弃物,以及蒸馏、分馏处理过程涉及的各相关物料进行热稳定性测试,对化学反应过程开展热力学和动力学研究测试与分析。4.2.3 涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、过氧化工艺的精细化工生产装置应完成有关产品生产工艺全流程的反应安全风险评估。“数据测试和求取方法”变化对于半间歇反应过程,化学计量点之前的热累积度计算公式中,时间比更改为质量比,手动投料需关注标准变化。意见稿旧6.5  热失控时工艺反应能够达到的最高温度,MTSR6.5.1 对于间歇、半间歇的恒温反应过程,热失控时工艺反应能够达到的最高温度MTSR是单位时间内热累积导致体系的绝热温升与工艺温度之和。恒温反应过程的工艺温度如果存在波动范围,取波动范围的上限值。间歇反应过程,热失控时工艺反应能够达到的最高温度MTSR通过计算获取,计算公式如下:半间歇反应过程,热失控时工艺反应能够达到的最高温度MTSR通过计算获取,计算公式如下:化学计量点之后,化学计量点之前,新国标新6.4  工艺反应能够达到的最高温度6.4.1 对于间歇、半间歇的恒温反应过程,工艺反应能够达到的最高温度(MTSR)是冷却失效的情况下,热累积导致体系的绝热温升与工艺温度之和。恒温反应过程的工艺温度如果存在波动范围,取波动范围的上限值。间歇反应过程,MTSR通过公式(2)计算。半间歇反应过程,冷却失效时,立即停止加料,MTSR通过公式(3)计算。注:化学计量点之后,化学计量点之前,此标准中有关数据测试和求取方法部分规范了对于物料分解热研究的适用仪器,尤其是克级非均相混合物料的热稳定性测试,使用快速筛选量热仪进行评估;而TMRad等关键基础数据,要求使用绝热加速量热仪、差示扫描量热仪等。// 精细化工反应安全风险评估解决方案依据"1号令"和最新标准要求,我们可为客户提供反应风险评估成套解决方案,帮助化工企业确定工艺风险等级并进行安全设计,提升企业本质安全水平。反应安全风险评估获取主要指标的关键仪器包括自动反应量热仪、绝热加速量热仪与快速筛选量热仪等。由仰仪科技“热分析与量热”系列核心产品组合建设的反应风险评估实验室,可提供完整的物料分解热评估、失控反应危险性评估和反应工艺危险性评估能力。测试与鉴定结果科学、准确,受权威机构认可,能够帮助用户顺利通过CMA和CNAS等实验室资质认定。// 让化工生产和日常生活更安全、更高效仰仪科技从属于浙仪集团旗下实验室事业群,是专注于化工领域测试需求的国家高新技术企业。我们拥有成熟的精细化工反应安全风险测试仪器与实验室建设方案,是化工领域测试仪器设备、解决方案的专业开发者。

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2023.02.14

对比等温量热及绝热量热用于锂电池充放电产热测量

等温量热仪和绝热加速量热仪是研究锂电池充放电产热的两种主流仪器。本文利用仰仪科技BIC-400A电池等温量热仪以及BAC-420A电池绝热量热仪在不同温度和不同倍率条件下对电池充放电产热进行测试,总结了两种方法量热结果对比的一般性规律。锂离子电池在充放电过程中存在明显的热效应,包括电极反应热、极化热、焦耳热和副反应热等[1]。这些热量使电池内部温度上升,一旦温度过高将影响电池性能和寿命,甚至会导致电池发生热失控。因此,电池充放电产热数据是进行电池热管理设计的必要参数。目前,基于功率补偿等温量热原理的等温量热仪和基于绝热追踪原理的绝热加速量热仪是测量电池充放电产热的主要仪器。如图1所示,等温量热仪能够控制电池温度保持恒定,并利用电功率对电池产热功率进行等效补偿;绝热量热仪能够进行电池温度追踪,获得电池在充放电过程中的绝热温升曲线和比热容数据,并计算产热量。本文重点比较了两种方法在量热结果上的差别性。图1 (a)等温量热仪和(b)绝热加速量热仪检测原理实验部分1. 样品准备18650电池(NCM,2000mAh)*2方形电池(LFP,50Ah)*26061标准铝块2. 实验条件绝热量热电池起始温度:30°C;等温量热电池温度:30°C、50°C;电池充放电方式:恒压恒流充电、恒流放电;充放电倍率:0.33C、0.5C、1C;比热容温升速率:0.2°C/min。实验结果‍1. 电池比热容实验‍图2 电池比热容测量结果利用差式功率补偿原理,绝热量热仪可测定电池比热容的数据,本文根据电池充放电过程的温度变化范围,测定该温区内的平均比热容,用于计算电池放热量,测试结果如图2所示。2. 18650电池量热结果图3 18650电池在(a,b)0.5C和(c,d)1C倍率下电池(a,c)充电和(b,d)放电产热功率测量结果对比如图3所示,等温与绝热两种仪器测定的产热功率变化趋势基本一致,说明上述两种测试方法均能够反映充放电过程中电池内阻和熵变系数变化规律。另外,可以发现等温量热测定热流的滞后性略大,这与等温相对复杂的装样方式有关。30℃起始温度下充放电产热量的测量结果如表1所示,4种工步下等温量热值均高于绝热。0.5C和1C下电池的绝热温升分别为15°C和30°C左右,在该范围内,温度升高有利于降低电池极化内阻,减少电池产热。通过图3也可以看出,绝热法测定的功率曲线都介于30°C和50°C两个温度条件下测定的等温量热曲线之间。表1 18650电池充放电产热量数据统计3. 方形电池量热结果图4  0.33C倍率下方形电池在(a)充电和(b)放电过程产热功率测量结果对比表2 0.33C倍率下等温与绝热测定的产热量对比观察表2及图4,在0.33C这一较低的倍率下进行充电,绝热法测定的产热量高于等温的结果。这可能是由于在充电初始阶段出现明显的吸热特征,而绝热量热仪没有制冷功能,无法对电池降温过程进行快速的温度追踪,所以可能出现电池吸热无法有效检出、测量结果偏大的情况。结论1.利用等温量热仪和绝热量热仪均能够有效测定电池充放电产热。两种方法测定的热功率变化趋势具有较好的一致性,但由于两者对电池的控温方式不同,产热量的结果存在差异性;2.当电池最高温度未明显超过正常使用温度的情况下,利用绝热法测定的产热量会小于等温法;3.对于低倍率充电等导致电池出现明显吸热特征的工况,绝热法测定的产热量可能将大于等温法。参考文献:[1]Noboru Sato. [J]. Thermal behavior analysis of lithium-ion batteries for electric and hybrid vehicles. Journal of Power Sources, 99 (2001):70-77.

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2023.02.13

绝热加速量热仪用于研究电池材料热稳定性

本文利用TAC-500A绝热加速量热仪对锂电池材料的热稳定性进行了研究,测定和对比了不同正极材料与电解液混合后的热分解释热特性,并计算得到了分解反应的热力学与表观动力学参数。由于锂离子电池的高能量密度与电池材料的自反应特性,电池在滥用条件下容易诱发不可预测的放热和产气行为,并可能导致热失控、火灾或爆炸等严重后果。因此,开发新的电池体系,特别是针对高能量密度和长寿命的设计,需充分考量电池材料的热稳定性并据此改进配方,以提高电池安全性。热分析和量热法是评价电池材料热稳定性的主要方法,可测定得到电池材料热分解反应的热力学和动力学参数。目前,电池材料热稳定性测试方法主要有以下两种[1]:1. DSC测试法:通过程序温度控制下,测量样品与参比物之间单位时间的功率差或温度差随温度变化计算样品发热功率。该方法使用毫克级别的样品量,测试均相体系准确性较高,但对于电极材料和电解液混合物一类的非均相体系,测试结果可能缺乏统计学意义;2. ARC测试法:在绝热环境下测定样品温升速率变化,从而通过单位时间内的绝热温升计算样品发热功率。该方法为克级测试,因此更适合测定非均相样品。本文利用绝热加速量热仪经典的HWS模式测定了电池材料的热分解反应特征参数,并基于阿伦尼乌斯方程拟合得到了反应动力学参数。相关结果有助于电池设计和系统热仿真,改进电池系统的热安全性能。 实验部分样品准备实验样品:50%SOC中镍正极材料、50%SOC高镍正极材料、电解液(EC+DMC+LiPF6)。注:以上正极材料为电池充电到50%SOC后在手套箱中刮取。实验条件实验仪器:仰仪科技TAC-500A绝热加速量热仪;工作模式:HWS模式;量热弹:容积8mL,哈氏合金(比热0.425J·g-1·k-1);手套箱气氛置换真空度:-0.085MPa;手套箱保护气氛:氮气;手套箱气氛置换次数:3次。表1 实验条件设置参数表3. 测试过程在手套箱中对量热弹进行称重,并加入一定量的样品,随后用截压管和接头组焊密封量热弹;如图2所示,将量热弹组件安装至到绝热加速量热仪;设置实验参数(见表1)后,开启实验。图2 (a)绝热加速量热仪及(b)HWS模式原理示意图实验结果正极材料、电解液及两者混合物图3 高镍正极材料、电解液及两者混合物的HWS(a)温升曲线和(b)温升速率-温度曲线50%SOC高镍正极材料、电解液及两者混合物的热分解放热特性如图3所示,正极材料的自放热起始温度为145.78℃,而电解液略高,达到165.70℃。因此两者按一定比例混合后自放热起始温度为150.43℃,介于两者之间;同时,可检测到单组分正极材料存在第二段放热反应,反应起始温度为271.25℃。另外,可以证明高镍正极材料和电解液之间存在剧烈反应,最大温升速率达到485.37℃/min,而对于单独的正极材料或者电解液,其最大温升速率均不超过5℃/min。上述结果符合相关文献报道[2][3]。2. 不同正极材料与电解液混合图4 不同正极材料与电解液混合物的HWS(a)温升曲线和(b)温升速率-温度曲线如图4与表2所示,50%SOC中镍正极材料&电解液混合物的自放热起始温度高于高镍材料&电解液的数值,其反应最高温度和最大温升速率低于高镍材料&电解液的数值,证明高镍正极的热稳定性相对较低。表2 热力学参数汇总表3. 动力学参数拟合利用TAC-500A数据分析软件中的动力学分析模块对上述实验获得的绝热温升曲线进行动力学参数拟合,得到最优的拟合结果如图5与表3所示:图5 (a) 50%SOC中镍正极材料&电解液混合物、(b) 50%SOC高镍正极材料&电解液混合物、(c,d) 50%SOC高镍正极材料以及(e) 电解液的热分解反应动力学拟合结果表3 动力学参数汇总表结论‍利用TAC-500A绝热加速量热仪可以高效、准确地测定电池材料的热稳定性参数,并拟合得到反应动力学方程,助力研究人员进行电芯开发与安全优化。‍参考文献:[1]Feng X, Zheng S, Ren D, et al. Investigating the thermal runaway mechanisms of lithium-ion batteries based on thermal analysis database[J]. Applied energy, 2019, 246: 53-64.[2]Wang Q, Sun J, Yao X, et al. Thermal stability of LiPF6/EC+ DEC electrolyte with charged electrodes for lithium ion batteries[J]. Thermochimica Acta, 2005, 437(1-2): 12-16.[3]Röder P, Baba N, Friedrich K A, et al. Impact of delithiated Li0FePO4 on the decomposition of LiPF6-based electrolyte studied by accelerating rate calorimetry[J]. Journal of power sources, 2013, 236: 151-157.

应用实例

2022.12.20

一种可溯源的反应量热仪量热准确性验证方法

近日,仰仪科技开发了一种可溯源的自动反应量热仪量热准确性验证方法,利用可溯源的模拟热发生方法验证了RC HP-1000A的量热准确性,该方法适合作为衡量反应量热仪性能的标准方法。该实验利用可编程直流电源和电加热器产生程序变化的焦耳热,以模拟不同动力学特征的反应放热过程,并全面地验证了RC HP-1000A自动反应量热仪的量热准确性。结果表明,仪器的量热误差在3%以内。前言反应量热仪最初是由瑞士著名公司Giba-Geigy 公司开发的一种先进的反应热测量设备,可在立升规模模拟间歇或半间歇合成工艺,在线测量和控制重要的过程变量,如反应温度、夹套温度、加料速率和搅拌速率等,并能够基于“热流”和“功率补偿”等量热方法测定反应放热功率、物料比热容等参数。目前反应量热仪已广泛应用于精细化工反应热风险评估、反应动力学分析和合成工艺优化等领域。图1仰仪科技RC HP-1000A自动反应量热仪虽然反应量热仪的诞生已有超过45年的历史,但由于仪器较高的复杂性和操作的多样化,至今仍未形成仪器整机的计量检定规程或校准规范。目前,通常用标准反应——醋酸酐水解反应的量热结果和文献数据进行对比,作为仪器是否准确的判据。这样的方法无法进行量值溯源、存在较大的不确定性,且评判标准过于单一,不利于用户对仪器性能进行公允、有效的评价,同时也不便于对仪器进行日常维护。针对上述问题,仰仪科技提出了一种便捷、灵活且可溯源的反应量热仪量热准确性验证方法,即程序化地控制可编程电源的功率输出,利用与电源相连的电加热器模拟不同动力学类型的反应放热,从而全面、准确地测算反应量热仪的测量误差。实验方法1. 实验条件测试仪器:仰仪科技RC HP-1000A常压型自动反应量热仪、Rigol可编程直流电源(3A, 50V) 量热模式:热流法实验样品:去离子水实验温度:50℃2. 测试过程如图2所示,在“模拟热发生控制上位机”软件中输入模型反应的动力学方程,控制直流电源按照上位机实时计算的功率驱动反应釜内的加热棒产热。计算功率和电源的实际输出功率显示在右侧波形图中。反应量热仪在“热流”模式下对加热棒热功率进行测量,并将测量数据与电源实际输出功率进行比较。反应量热仪在“热流”模式下对发热过程进行测量,并将测量数据与电源输出功率进行比较。图2 电源、加热棒(左)以及模拟热发生上位机界面(右)实验结果‍通过电源和加热器进行模拟热发生,分别模拟了间歇式零级反应(60W恒功率放热)、间歇式二级反应、半间歇式二级反应以及具有一定自加速特征的聚甲基丙烯酸甲酯自由基聚合反应的放热变化趋势[1]。上述模型反应的量热结果如图3所示,橘黄色的热流曲线能够很好地匹配各反应的动力学特征。‍图3 焦耳热模拟的(a)间歇零级反应、(b)间歇二级反应、(c)半间歇二级反应和(d)自由基聚合反应放热测量结果如图4,进一步将电源实际输出功率与RC HP-1000A自动反应量热仪测量结果进行对比,能够发现两条功率曲线几乎完全重合。量热仪测定的热流数据仅在放热初期功率阶跃变化的时刻存在一定的滞后现象。热滞后与量热系统固有的热特性(系统热容、样品/夹套热阻等)有关,无法完全消除,可采用一定的算法进行修正。图4 电源实际输出功率与反应量热仪测量结果对比表1 不同反应类型量热仪量热误差计算结论‍仰仪科技利用可溯源的模拟热发生方法验证了RC HP-1000A的量热准确性,该方法适合作为衡量反应量热仪性能的标准方法。‍参考文献[1] Carswell T G, D. J. T. Hill*, Londero D I, etal. Kinetic parameters for polymerization of methyl methacrylate at 60°C [J]. POLYMER, 1992, 33(1):137-140

应用实例

2022.11.18

创新电池等温量热研究成果荣登国际工程技术领域top期刊

近日,仰仪科技资深技术专家许金鑫博士在国际知名期刊 《IEEE Transactions on Transportation Electrification 》(IF=6.5)上发表题为《Research on Heat Generation Measurement for Lithium-ion Battery using Isothermal Calorimeter》 的学术论文,研究通过改进量热仪的传热模型,详细分析了功率补偿法测量电池产热的原理,并提出了改善量热仪校准因子以及修正动态特性的方法。在大多数商用等温量热仪中,电池温度或其表面温度通常是受控的。然而,这种控制导致等温量热仪的校准因子随电池和安装方法而变化。本研究提出了一种改进的热模型,以功率补偿方法分析电池等温量热仪的理论。本研究还介绍了商用 LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 /石墨电池在两种不同温度控制条件下的测量结果。测试数据表明,新的电池温控模式显著提高了电池产热的测量准确性,同时可避免样品和装样差异性对结果的影响。基于适配器温度控制时的微分方程,计算出电池的实际热通量,大大提高了热通量的动态响应特性。仰仪科技研发团队致力于为锂电池热安全和热管理提供完善、专业的测试仪器与解决方案,该方法将有利于研究人员和相关行业利用等温量热仪更加高效、准确地获取锂电池产热特性。【美国电气和电子工程师协会 (IEEE) 是一个国际性的电子技术与信息科学工程师协会。 IEEE Xplore 是一个权威学术文献数据库,它基本覆盖了电气电子工程师学会 (IEEE) 和工程技术学会 (IET) 的文献资料。】

新品

2022.10.21

第二届“锂离子电池热测试主题研讨会”暨新品发布会成功召开

会议新闻2022年6月23日,由中国仪器仪表学会、浙仪控股主办,仰仪科技、之量科技承办的第二届“锂离子电池热测试主题研讨会”在杭州顺利举办。本次大会邀请了60余位锂电检测领域研究与应用专家、电池材料领域专家、电池储能技术专家、相关测试仪器技术专家莅临现场;同时本次活动在维科网·锂电平台在线直播,直播间同样云集了一大批专业观众,讨论十分热烈。浙仪控股负责人叶树亮教授出席本次大会活动并发表开幕致辞。希望通过此次汇聚产学研各界专家的契机,进一步推动行业融通交流,凝心聚力共同提升锂电池领域的安全发展。 主题演讲浙仪应用研究院负责人,仰仪科技资深应用工程师邱文泽博士参加了此次研讨会议,并以《锂电池热安全与热管理测试解决方案》为主题为现场嘉宾和直播观众分享了更加系统、完善的解决方案,以及最新的锂电池热测试仪器设想。来自中国科学技术大学的王青松老师、浙江大学的范修林老师、中国民用航空飞行学院民航安全工程学院的贺元骅院长、重庆理工大学的林春景副教授、清华大学的郑思奇老师、中汽研技术总监马天翼博士以及CSA集团的资深工程师周飞,分别从各自在锂电池相关领域的深入研究为提升电池安全提供了精彩分享。新品发布杭州之量科技有限公司作为大会联合承办单位,在本次活动中正式发布了其新款的原创仪器——两状态法热参数分析仪,为解决硬壳电池导热系数等热仿真关键参数难以测量的难题提供全新的思路。新品发布仪式由中国民用航空飞行学院民航安全工程学院贺元骅院长、重庆理工大学林春景副教授、山东特检集团山东金特安全科技有限公司总经理姜仁龙、浙仪应用研究院负责人邱文泽博士启动。杭州之量科技的郑智潇工程师详细介绍了新品 两状态法热参数分析仪 TCA 2SC-080 的核心原理与功能参数。仪器以全新的原创测试方法突破了硬壳电池热参数难以测试的边界,为解决行业难题提供全新的思路,赢得与会嘉宾的广泛关注。 两状态法热参数分析仪 TCA 2SC-080除之量科技的新品亮相外,会议现场还展示了各类锂电池热测试仪器,包括大型电池绝热量热仪、小型电池绝热量热仪、电池等温量热仪、3D热物性分析仪、多相高温高压爆炸极限测定仪等,吸引了嘉宾的近距离参观交流。活动回放本次会议报告支持直播回放,未能到场参会或观看直播的朋友可以扫描二维码查看录播。

企业动态

2022.07.01

提升实验室本质安全和工作效率,升级闪点测试设备享半价优惠

为响应“十四五”国家安全生产规划和国家消防工作规划以及相关部门对企业、科研院所、高等院校等实验室安全水平提升的需求,推动实验室的安全治理及效率提升,仰仪科技现推出闪点测试设备升级换购活动。微量法相较于传统方法能够大幅提升检测速度,且降低各类易燃挥发性物质闪点检测过程中的火灾隐患,促进实验室安全合规和生产单位效率提升。仰仪科技FP CC-420A 微量连续闭口闪点仪采用微量法,更低样品量带来更高的工作效率和本质安全。即日起任何品牌、任何类型闪点仪均可参加50%折扣升级换购微量闪点仪活动政策1. 以旧换新享5折换购2. 直购新机享7折优惠活动产品FP CC-420A 微量连续闭口闪点仪(0~260℃)参与方式填写问卷得百元好礼 ↓*活动详情咨询官方热线400-117-8708转1更低的价格,更快速、安全、便捷的测试方法。微量连续闭口闪点仪的低样品量、自动化、宽温度范围等一系列优势让闪点测试流程更加安全而简单,使其优于传统大样品量的宾斯基-马丁等闪点测试方法。专为闪点快速检测设计的 FP CC-420A 依据 ASTM D6450 与 ASTM D7094 测试标准。ASTM闪点测试委员会官方表明:在统计意义上,ASTM D7094 和 ASTM D93 Procedure A 之间数据测试结果没有差异。微量:单次检测仅需1或2mL样品安全:电弧点火技术全程隔绝明火精确:智能温压传感有效提升测量精度高效:高效升降温确保单次流程10分钟完成参加以旧换新计划可享受高达50%的折扣,每台节省数万元。FP CC-420A 采用微量连续闭口杯法,是一款用于液体闪点测定的多功能闪点测试仪。该仪器广泛应用于石化、香精香料、医药、新能源等领域相关产品闪燃危险性评估。环保回收。用任意品牌的闪点仪参加我们的换购升级计划,在获得高达50%抵扣优惠的同时,我们将免费回收并统一为您处理废置仪器。官方品质保证1对1顾问服务免费售后服务新品抢先体验">查看原文>

企业动态

2022.05.09

独特的产学研合作模式 打破热分析与量热仪器欧美50余年垄断——访2021年“朱良漪分析仪器创新奖”青年创新奖获奖者、中国计量大学副教授丁炯

导读:“朱良漪分析仪器创新奖”于2017年设立,宗旨是为纪念朱良漪同志矢志不渝推动我国分析仪器事业发展的精神,发现、鼓励、宣传分析仪器界在新原理、新方法、新技术及新应用方面的创新成果,加速推动我国分析仪器技术的发展,激发企业及广大科技工作者的创新热情,促使科技人员投身于中国分析仪器研发、制造与应用工作,为发展我国分析仪器做出应有贡献。该奖共设立了“青年创新奖”和“创新成果奖”两个奖项。“青年创新奖”候选人要求具有“献身、创新、求实、协作”的科学精神,评选当年1月1日不超过40周岁的科技工作者,且作为主要完成人在分析仪器研究、开发、设计、试验、工程化或产业化工作中取得创新成果,产生了显著的技术效益、经济效益或社会效益。这里的主要完成人是指为项目完成在技术上起决定性作用者,或解决关键技术和疑难问题的直接性重要贡献者。2021年“朱良漪分析仪器创新奖”共评选出创新成果奖3项、青年创新奖4名。仪器信息网与中国仪器仪表学会分析仪器分会对获奖者进行了联合采访,本期的采访对象是“青年创新奖”获得者中国计量大学副教授丁炯。丁炯及其所在团队一直致力于量热技术与仪器研究,对新能源、新材料、精细化工安全等领域的热测试需求开展量热方法创新、量热共性关键技术攻克、量热数据处理方法研究,突破热分析与量热核心关键技术,成功研制具有自主知识产权的绝热加速量热仪、快速筛选量热仪等系列仪器。在中国计量大学将关键技术交给杭州仰仪科技有限公司进行仪器产业化的同时,作为中国科学技术大学和杭州仰仪科技有限公司联合招收的博士后入驻企业,顺利实现相关仪器技术的产业化,其中绝热加速量热仪成功打破欧美长达50余年的垄断。首先恭喜您获得“2021年朱良漪分析仪器创新奖-青年创新奖”,请向广大网友介绍一下您自己以及您所在的单位?丁炯:实际上,我有教师和技术专家两个身份。我的第一身份是中国计量大学仪器科学与技术学科的教师。中国计量大学仪器科学与技术学科以计量测试技术与高端仪器自立自强为己任,是以测量、测试、计量、校准为研究特色的省一流学科。我的第二身份是杭州仰仪科技有限公司资深技术专家,负责热分析与量热产品线产品研发。杭州仰仪科技有限公司是专注于化工与新能源领域测试需求,以实验室高端分析仪器设计、研发、制造、销售为主营业务的的国家高新技术企业、浙江省“专精特新”企业。中国计量大学副教授 丁炯请介绍您进入热分析与量热仪器领域的机缘?您在热分析与量热仪器的研制和产业化方面开展了哪些工作,取得了怎样的创新成果?丁炯:我本硕博就读于浙江大学生物医学工程专业,从事医学分析仪器的学习和研究,自此与仪器研制结缘;进入中国计量大学工作以来,加入工业与商贸计量技术研究所科研团队,从事热分析和量热技术研究和仪器研制。十三五期间,我们立足于化工安全生产国家重大需求,针对化工安全风险分析仪器被垄断的现状,通过量热原理方法的提升、传感器的自主设计制备、热学信号测控关键技术突破等研制了绝热加速量热仪等多款高端量热仪器,性能达到国际先进水平;并通过产学研合作,在杭州仰仪科技有限公司实现了仪器的产业化、系列化,解决了该类仪器完全依赖进口的“卡脖子”问题,国内市场占有率超过四成;并通过CE认证,实现了向法国、英国等欧美发达国家出口,新增销售额超5000万。另外,我们还将绝热加速量热仪的应用扩展至锂离子电池热安全评估领域,研制并产业化了专门用于锂电池热安全和热管理测试的大型绝热加速量热仪,同样获得了良好的市场反响。绝热加速量热仪快速筛选量热仪大型电池绝热量热仪您所研制的仪器成果解决了哪些实际问题?仪器的主要用户有哪些?成果的市场前景如何?丁炯:我所研制的仪器主要面向三个方面的市场,分别是精细化工、锂离子电池、国防军工。在精细化工方面,近年来,国家陆续提高了精细化工新建项目的准入门槛,精细化工反应安全风险评估已成为必须。我们的量热仪是实验室安全条件下开展化工过程安全评估的重要手段。在这方面,我们的仪器被众多科研院所、高等院校、精细化工及医药领军企业和第三方检测机构等客户的使用和认可。在新能源方面,随着国家“双碳目标”的提出,锂离子电池扮演者重要能源载体的角色,锂离子电池的热安全评估也越发被国家、行业和企业重视。我们在原有的绝热加速量热技术上进行升级、应用拓展,将我们的仪器应用于锂电池安全评估领域,得到了各高校、央企的广泛认可。在国防军工方面,我们的仪器已应用于含能材料的开发、生产、研究过程的安全评估,致力于将国产仪器应用于国防建设,避免被“卡脖子”。我所在的仰仪科技作为国产自主仪器品牌,打破了面向化工过程安全、锂电池、含能材料领域高端量热仪器被国外品牌垄断的现状,并以出色的产品质量和服务为海内外市场提供了另一种可靠选择,得到了广大仪器用户的欢迎和信任。您所研制的仪器从研发阶段走向产业化这一过程有哪些经验或体会?丁炯:首先要感谢国家倡导的产学研合作机制,杭州仰仪科技有限公司通过横向项目合作和技术服务的形式委托中国计量大学开展所需研制仪器的测量原理、控温算法等关键技术的研究。中国计量大学在完成研究后,将关键技术交给杭州仰仪科技有限公司的工程师,进行仪器的产业化。此外,我也积极响应《浙江省人力资源和社会保障厅 浙江省科学技术厅关于鼓励高校青年博士教师到企业从事博士后研究工作的意见》,作为中国科学技术大学和杭州仰仪科技有限公司联合招收的博士后,入驻企业,帮助企业攻克技术难题,指导企业工程师吸收新技术,实现技术转化。对于此次获奖您有何感受?您认为“朱良漪分析仪器创新奖”将给青年人带来怎样的影响?丁炯:感谢朱良漪先生和中国仪器仪表学会分析仪器分会设立了“青年创新奖”,这是对我们从事分析仪器科研创新工作的青年科技工作者最大的鼓励。此次获奖,是对我前期工作的肯定,更是对我今后工作的鞭策,更加坚定了我打破热分析仪器“卡脖子”问题的信心和决心,我将继承和发展老一辈创新精神,继续努力奋斗,产学研紧密结合,研制并产业化更多性能国际领先的热分析量热仪器,希望能为我国热分析仪器行业的健康发展和科技进步作点滴贡献。获奖证书和奖杯后续您还将开展哪些创新工作?丁炯:未来我们计划继续针对专业领域开展更深入的量热技术和仪器研制工作,围绕“卡脖子”仪器开展重点突破,例如DSC差示扫描量热仪和TG热重分析仪的技术攻关和产业转化。有兴趣的专家同仁可以与我们的科研团队联系,也请关注和支持杭州仰仪科技有限公司的产品和服务。后记:国产仪器的发展之路任重而道远,“朱良漪分析仪器创新奖”的设立就是为了鼓励更多像丁炯老师这样的青年人才投身到国产仪器研发,这样才能源源不断地产出更多国产仪器创新成果,相信在不久的将来会有越来越多的国产仪器打破国外垄断,同时也期待丁炯老师和仰仪科技未来能够在国产量热仪研发和产业化道路上更进一步。

媒体关注

2022.04.19

技术分享|自动闭口闪点测试影响因素探讨

闪点是在规定的试验条件下,点火源能够引发可燃液体表面蒸气发生闪火时的最低温度。闪点是化学品行业,特别是油品行业的一项重要安全标准与质量指标,关系到可燃液体的使用、存储和运输安全。闪点测试方法可以分为闭口闪点和开口闪点两种。开口闪点实验由于可燃液体蒸气不易积累,所以其闪点测试结果会高于闭口闪点。为了在评估过程中获得更大的安全裕量,通常采用闭口闪点测试的数据。闭口闪点测试方法主要分为宾斯基-马丁闭口杯法(GB/T 261、ASTM D93)、常闭式闭口杯法(ASTM D6450、SH/T 0768、SN/T3077.1)以及改良连续闭杯法(ASTM D7094、SN/T3077.2)。以上方法闪点测试结果都会受到诸多因素影响,测试人员可能会遇到检测结果不理想,或者多次测试数据重复性不达标的情况。本文将就闪点测试影响因素进行总结和探讨,以供从业者交流与参考。图1 可燃液体闪燃#2闪点测试影响因素可燃液体处于闪点时,液面附近的蒸气浓度就是爆炸下限浓度(CLFL)。对于闭口闪点测试,测试过程中样品蒸气浓度累积至CLFL是一个复杂的非线性、多因素耦合的过程,是液体蒸发、气体扩散、自然对流、强制对流、气体氧化和燃烧等效应持续或间歇作用累加的结果。另一方面,闪点测试结果又取决于蒸气引燃效果与燃爆增压检测能力。以ASTM D6450和ASTM D7094的测试方法为例,图2总结了可能影响闪点的各种因素,主要可分为仪器设计、实验环境和人为操作三方面因素。图2 闪点测试影响因素汇总2.1 仪器设计闪点仪自身结构与参数设置均可能通过影响燃烧三要素改变闪点测试值,同时仪器传感元件性能又直接影响测试准确性。例如,在设定点火能量的情况下,点火针间距和针尖形状会影响实际发生能量,从而改变CLFL和闪点;另外,空气导入量和测试室气密性等因素直接影响可燃物和助燃物浓度在测试过程中的动态变化,导致同一样品闪燃温度差异。为控制上述影响因素,闪点仪厂家需严格按照标准进行结构设计,控制加工与装配精度,并做好出厂前的标定和校准工作。2.2 实验环境实验室环境影响主要分为环境温度、湿度和空气流动三个方面。对于部分没有做好温度补偿的闪点仪,高低温或环境温度剧烈变化会导致电子元件产生温漂,影响测试结果;环境湿度影响空气的电击穿特性,从而改变点火能量和闪点;另外,若仪器封闭性不佳,周边气流会带走部分油蒸气,降低样品杯上方的蒸气浓度,导致测试结果偏大[1]。考虑上述因素,闪点测试实验,特别是重复性验证实验建议在稳定、适宜的环境下操作。同时也要求仪器厂商进行设计优化,最大限度降低环境因素的干扰。2.3 人为操作不恰当的操作方式也将显著影响闪点测试的准确性与重复性。例如,样品在高温下保存或取样过程中可能会引起易挥发组分的损失,导致闪点测试结果偏大;另外,装样量不准确影响样品杯上方空间体积,体积越小,越快到达CLFL, 测量值偏低,反之则偏高[2];而对于相同的样品,若预期闪点值设置不同,测试过程中点火与空气导入次数不同将导致样品杯内气体成分的差异,也将影响闪点测试结果;当然,每次实验后的清洗过程也很重要,进行连续测试时必须排除前一个样品残留物造成的影响。消除人为因素有赖于操作人员严格遵守操作规范,同时能够具备一定的专业技术知识与测试经验。#3小结总体而言,闪点测试受多种因素耦合影响。一方面需要仪器生产厂商和用户严格按照规程,确保各环节的精密性和准确性;另一方面,对于某些关键因素,应该进行更深入地探究,不断完善闪点检测技术。最后,考虑闪点测试的复杂性,用户应理性评估测试数据,应当以标准为依据判断结果有效性,而不应人为提高数据一致性等要求。参考文献[1]易锫. 按照油品闪点检测标准检测时的影响因素及其控制[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2015, 000(023):18-20.[2]景肖, 朱建军. 浅谈石油产品闪点测定影响因素及改进[J]. 化工管理, 2015, No.389(30):56.微量:单次检测仅需1-2mL样品精确:智能传感有效提升测量精度安全:电弧点火技术全程隔绝明火高效:出色的升降温速率与控温精度仰仪科技微量连续闭口闪点仪 FP CC-420A是一款专为测定液体和固体闪点而设计的多功能闪点测试仪,采用微量连续闭口杯法。产品仅需1-2mL测试样品,结合连续闭杯测试和自动电弧点火,并使用先进的帕尔贴控温技术,确保测试过程安全高效。配置高精度温压传感器实现闪点的精确测量。该仪器广泛应用于石化、精细化工、医药、新能源等领域相关产品闪燃危险性评估。

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2021.07.26

研讨会议|仰仪科技亮相全国化学热力学和热分析学术会议

中国化学会第二十届全国化学热力学和热分析学术会议7月9-11日,由中国化学会化学热力学与热分析专业委员会主办的全国化学热力学和热分析学术会议成功举行,仰仪科技以精细化工反应风险评估专家的专业姿态亮相四川绵阳。我司资深技术专家丁炯博士参加了此次学术研讨会议并发表了“绝热加速量热及其热动力学方法研究”的主题演讲,精彩分享赢得与会嘉宾的热烈掌声。仰仪科技作为化工领域测试仪器设备、解决方案的专业开发者,在精细化工反应风险评估领域拥有先进的技术积累和成熟、完善的解决方案。仰仪科技在2017-2018年推出的TAC-500A 绝热加速量热仪与RC HP-1000A 自动反应量热仪,均是国内前端的高端精密热分析仪器。多年来,在与国际品牌反复的比对实验中,我司优异的产品性能与稳定性已获得行业内广大客户的认可。创立十五年来,仰仪科技始终致力于前沿技术的研究转化,为化工安全与新兴战略行业的广大客户提供专业、安全、可靠的产品与服务!

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2021.07.22

研讨会议|守护锂电池安全,仰仪科技承办全国锂离子电池安全性技术研讨会

      近日,清华大学核研院锂离子电池实验室、清华大学-张家港氢能与先进锂电技术联合研究中心主办,杭州仰仪科技有限公司联合承办的“第四届全国锂离子电池安全性技术研讨会”,在苏州张家港顺利举办。仰仪科技应用主管邱文泽博士受邀参与了本次研讨会,分享了主题为“锂电池热安全与热管理测试解决方案”的演讲报告,并同现场嘉宾进行了深入的交流、探讨。仰仪科技在此次大会上推出了全新的锂电池热安全与热管理测试整体解决方案,展台前参观交流的客户络绎不绝。   仰仪科技秉承让生产、生活更安全,更高效的初心,将继续为推动锂离子电池热管理与热设计提供先进、可靠的产品与保障。

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2021.07.22

技术分享|锂离子电池热失控产气爆炸极限测试

随着锂离子电池在新能源汽车、储能、消费类电子以及航空航天等重要行业的大规模应用,锂电池的安全问题已引起社会的密切关注。热失控是锂电池安全事故的重要原因,它会引起锂离子电池起火甚至爆炸,直接威胁用户的安全。若锂电池单体在某种诱因下发生热失控,电池材料将发生一系列剧烈的化学反应,产生大量热量以及可燃、有毒的气体,导致电池因内部温度、压力急剧升高而炸裂,可燃气体随之泄露,在高温下遇到外界空气引起剧烈燃烧,形成射流火或燃爆火球,从而引起周围其他单体的失控,引发安全事故。    图1 锂离子电池典型起火事故电池的荷电状态、服役时间以及材料体系等都会导致电池产气成分变化,从而影响其燃爆特性及电池热失控危险性[1]。评估电池产气的燃爆特性对于评价动力电池安全性具有重要意义,而爆炸极限是研究可燃气体危险性的重要评估参数。在本案例中,采用国内某厂家50A·h、100%SOC的三元锂电池,使用大型电池绝热量热仪(仰仪科技BAC-420A型)在惰性气体氛围中完成电池热失控实验。随后对电池产气进行收集,并利用气相色谱对气体成分进行分析,结果如下图所示:图2 某锂离子电池产气成分色谱分析结果该混合气中的多种可燃气体和惰性气体可按照一定方法进行配对,并利用理查特里(Lechteillier)公式对混合气的爆炸极限进行估算[2]:其中Lm为混合气体的爆炸极限;L1、L2、……、Ln为各组分的爆炸极限;V1、V2、…、Vn为各组分的含量。经过计算可得该电池产气的爆炸下限LFL=33.02%。接下来我们通过实验对上述计算进行验证。如图3所示,本案例使用爆炸极限试验仪(仰仪科技HWP21-30S型)对混合气的爆炸极限进行测试。通过该仪器可自动配气,根据点火后的闪燃现象可判断设定浓度下样气是否已达到爆炸极限。图3 (a) 电池产气爆炸极限测试现场图实验录像:(b) 浓度30%实验录像:(c) 浓度40%实验录像:(d) 浓度35%实验录像:(e) 浓度32.5%由于气体量限制,本案例总进行5次实验,实验结果汇总如下:根据上述结果,该电池产气的爆炸下限LFL范围为32.5%-35%,其中32.5%浓度下爆炸较为微弱,该浓度与爆炸下限值已非常接近。同时,实验值与理论计算值的符合程度较高,也相互印证了上述结果的可靠性。本案例相对完整地阐释了电池产气爆炸极限测试方法,虽然实验结果较好,但实验本身仍存在一定的局限性。例如,锂电池热失控需在惰性气体氛围中发生,但大量惰性气体引入将导致电池产气LFL增大;另外,爆炸极限测试压力条件目前尚不明确,常压或高压下LFL的测试结果略有差别(高压测试需使用高温高压爆炸极限测试仪)。上述问题有待行业内专家共同探讨,推动相关测试标准的建立。

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2021.07.22

喜讯|TAC-500A 新算法再获Thermochimica Acta刊载

      近日,杭州仰仪科技有限公司研发团队提出了一种基于动力学补偿效应的指前因子计算及机理函数获取算法,有效地解决了运用TAC-500A 绝热加速量热仪(ARC)进行复杂热分解反应机理获取的难题,该成果近期在热化学权威期刊Thermochimica Acta刊出。  杭州仰仪科技有限公司研发团队一直致力于基于绝热加速量热的无模型动力学方法研究,提出了运用ARC数据进行微分等转换率的无模型动力学求解算法(Thermochimica Acta 689, 178607, 2020);开发了基于动力学补偿效应进行指前因子计算及机理函数获取的算法等(Thermochimica Acta 702, 178983, 2021),为精细化工反应风险评估中多相混合物料等复杂热分解体系的TD24获取提供了更加准确的方法。我司秉承客户至上的思想,在发表论文的同时,公开了相应的算法代码,供仰仪科技的ARC客户参考使用。  Thermochimica Acta 是国际著名的热化学期刊,全球关于ARC的第一篇公开论文即发表在该期刊上,近半个世纪关于ARC方法的很多原创性论文均来源于此期刊。

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2021.07.21

第一届“锂离子电池热测试主题研讨会”暨新品发布会成功召开

近日,由中国仪器仪表学会主办,仰仪科技、泰默检测承办的第一届“锂离子电池热测试主题研讨会”暨新品发布会在杭州成功召开。此次会议召集了50余位来自知名企业、科研院所、高等院校的专家学者,针对当下锂离子电池行业发展态势、电池测试标准体系、锂电热安全与热管理技术、相关仪器仪表技术与应用的发展等议题进行了深入交流。中国计量大学教授、仰仪科技总经理叶树亮作为本次大会发起者出席活动,并发表开幕致辞。他呼吁参会嘉宾以开放、合作的精神共同推动行业整体进步。仰仪科技资深应用工程师邱文泽博士和格致检测委派嘉宾代表此次也应邀出席研讨会议,分别为锂电池热安全和热管理测试问题带来了完善的仪器与测试服务解决方案。此外,江汉大学王德宇教授、合肥学院杨续来教授、中汽研林春景博士、中国科学技术大学段强领博士,依靠各自在锂电池相关领域的深入研究为设计高性能电池产品,提升电池热管理系统安全提供了精彩的分享。仰仪科技与泰默检测重磅联手,锂电池热测试系列新品双双亮相!在大咖演讲之余,一场精心设计的新品发布会在嘉宾惊喜的掌声中揭开神秘的幕布。BIC-400A 电池等温量热仪电池等温量热仪在高集成度的台式主体外,配备了高性能油浴,使仪器控温范围达到-40℃-100℃;同时,借助可编程的恒流源控制,精确提升量热仪热焓测量准确性,为仪器带来强劲的性能提升。电池等温量热仪最大支持8通道传感器,全面测量锂电池样品各个方位的温度变化,大大降低温度分布对测试结果的影响。热腔支持多种尺寸锂电池样品测试需求,包括软包、方盒、18650、21700、26650等,基本覆盖市面上所有的电芯种类,让电池热测试拥有更加卓越的体验。TCA 3DP-160 3D热物性分析仪3D热物性分析仪依据3D传热模型和热成像测温原理研发。无须破坏制样的特点让这款仪器更适合于检测锂电池样品在实际应用场景中的性能。通过热像仪采集数据和反演分析能够获取丰富的热物性数据,让实验者在工作量大幅减少的同时还能更加准确地把握复杂样品的热物性。不仅如此,3D热物性分析仪还通过合作黑体在线校准功能、高适用性的控温样品舱及屏蔽罩等设计,大大削弱外部环境对实验过程的干扰。创新的测试原理让3D热物性分析仪拥有独一无二的竞争优势,将为锂离子电池热安全测试的应用研究工作带来全新的测试方法和优质体验。

新品

2021.07.06

客户案例|成品油安全之行 更快更精确

一辆成品油快检车平均每天要面对十五个加油站的检测工作,而站点间往往又相去甚远。因此,单份样品检测耗时及报告的准确性,决定了客户能够获取的最终效益。位于“泉城”济南的弗莱德,是一家专为炼化企业与市场监管提供油品快速检测解决方案的高新技术企业。在过去的一年里,仰仪科技为弗莱德专门定制的FLD-2020 车载微量闪点仪,已经全面普及配备到油品综合快检系统中,成为筛查技术规范中重要的一环。效率的重要性传统的成品油监督抽查工作,一般要3~7天才能出具初步报告,再加上异议处理与复检等环节,累计至少需要20天才能确认检测结果。在此期间,加油站库存的不合格油品可能已全部流入市场。传统办法对于潜在危害的预防能力明显滞后。而借助快速筛查方案则能在10~15分钟内实现单个样品的筛查。弗莱德的技术负责人董先生认为将仰仪科技的微量闪点仪引入快检车系统的确能够让公司受益。单次测试仅需1~2mL的样品量,10分钟出具结果,这大大节约了整个分析流程的时间。为了能在15分钟内实现采样、检测、分析、报告打印的综合分析流程,他们必须让闪点测试和其他综合分析同步进行,而闪点仪的高性能使得这一过程形成了轻松而有效的连接。一份合格的油品检测报告便在短短的十多分钟内生成了。在闪点仪的设计中,仰仪科技通过集成先进的半导体控温与内制冷模块,加快制冷过程与试验结束后的降温过程,大大提高了闪点检测效率。正由于这种高效的检测能力,目前,弗莱德的业务范围已经覆盖山东全省,并将持续向全国推广。准确性的意义当人们一心追求速度的时候常常会忘记正确的结果和速度同等重要。FLD-2020 采用先进的连续闭口杯闪点测试方法和高精度温压传感器,同时通过优化结构设计以及全工况标定来确保测试结果的可靠性。值得一提的是,弗莱德使用FLD-2020 实现了近百分之百的复检合格率。董先生认为仰仪科技的微量闪点兼顾高效与精确,非常契合成品油快检车的应用场景。品质管理助推客户质量提升“这种快检方式得到了市场监管方面的认可。这不仅得益于我们力推和省质检院的深入合作,而且微量快速的筛检方式也符合油品质量监管的发展趋势。此外,我们坚持以用户为导向,以高效、高质应对不断变化的市场需求。”董先生说。对于可持续的尝试以及品质的追求,与仰仪科技的质量理念不谋而合。一直以来,仰仪科技以开发国际领先的仪器与检测技术为目标,在不断实现技术突破的过程中,也愈发感觉到用心感知客户声音的重要性。我们相信以客户为关注焦点将会带来可持续的双赢。

应用实例

2021.04.02

事故案例|又一起爆炸事故,化工安全再次敲响警钟

新闻当地时间4日黎巴嫩首都贝鲁特港口区突发爆炸,截至发稿已造成100多人死亡,4000余人受伤。官方宣称事故是由工人焊接时操作不当引燃易燃易爆品,间接引爆另一仓库中存放的2750吨硝酸铵。据报道,爆炸发生在当地时间4日傍晚6时左右。目击者称前后传来了两次巨大爆炸声,第二次爆炸比第一次大得多,中间间隔几秒钟,震耳欲聋,感觉像发生了地震。化肥与炸药原料引发本次事故的硝酸铵,是一种无色或呈白色的无臭晶体,作为一种低廉的化工原料,常用于制作化肥与民用炸药,具有制造简单、使用方便的特点。硝酸铵本身在遭受强撞击或受热时易引发剧烈爆炸。据称,事故发生前正在进行港口仓库的焊接修复,工作中产生的火花很可能是此次灾难的导火索。然而,需要注意的是,针对硝酸铵等易燃易爆品的仓储环境有极高的要求,若缺乏良好的通风散热条件,长期存放的硝酸铵会发生积热升温现象,进而可能导致燃烧和爆炸。化工安全与危险预防化工安全与日常生活息息相关,尤其是夏季高温雷暴天气增多,危化品存放不当易导致灾难事故的发生。下面是危化品存放危险预防的主要措施:01 规范仓储条件危险化学品仓库应采用不导热的耐火材料做屋顶和墙壁的隔热层,屋檐要适当加长,以阻止阳光射入仓库;库墙要适当加厚,常开窗,采用间接通风洞,设置双层门、双层屋顶;窗玻璃漆成蓝色或选用磨砂玻璃。02 危化品分类危化品要分类、分库、分件、分架存放,严禁把各种性质互相抵触、灭火方法不同、容易引起自燃的物品混放在一处。储存物品时,堆垛不可过高、过大、过密,垛与垛之间,垛与墙、柱、屋梁、电灯之间应保持一定距离,并留有消防通道,不得超量储存。03 严格控温为仓库设贮水屋面或在仓库屋面上设置冷却水管,气温在30℃以上时喷水降温,使仓库内温度保持在28℃以下。在仓库屋顶铺石麻袋,能增加屋顶的隔热性能,也可将库房屋顶、外墙和窗户玻璃涂成白色,减少辐射热的吸收,达到降温的作用。根据物品性质和包装情况,还可以在仓库地面上浇井水、放冰块,有条件的安装空调进行降温。有的仓库可在早晚和夜间开窗通风,放进冷空气,中午关闭门窗,防止热空气进入。04 降温措施桶装的易燃液体,应放在建筑物内,以防太阳直接照射。在特殊情况下需要临时露天存放的,应采用不燃材料搭建遮阳棚,有时要用皮管定时喷水降温。贮罐顶部应设置降温装置,在气温达到30℃以上时,开启冷却水泵进行喷淋降温。贮罐也不能装得太满,需留出5%~10%的容积空间,这样能防止桶内危险化学品受热膨胀而发生燃烧或爆炸事故。05 防雷措施危险化学品仓库,一般都设在本单位或城市的边缘地区,与周围的其它建筑物保持一定的距离,这样仓库周围就形成了空旷地带,容易遭受雷击。因此,仓库要安装避雷装置,以防止雷击而引起火灾事故。06 人员管理管理危险化学品仓库的人员必须经过安全培训并经考核合格,持证上岗。库管人员要定时对仓库进行巡查,发现问题及时解决,确保安全。化工安全无小事,前车之鉴亦是后事之师,只有提高安全意识,做好安全检测,遵守操作守则,牢记安全第一,化工生产才能行稳致远。

企业动态

2020.11.18

400-117-8708|400 服务热线正式开通

尊敬的客户,您好!仰仪科技近年来的高速发展离不开每一位客户的信赖与支持,为了提供更加专业及人性化的服务,杭州仰仪科技有限公司400热线电话现已正式开通。您可以通过拨打热线电话 400-117-8708 随时联系我们的销售与售后服务人员,以协助解决您的需求和问题。

企业动态

2020.11.18

上新|不止于品质!仰仪官网焕新升级

杭州仰仪科技有限公司自2006年品牌创立以来,历经十四载的磨炼与成长,我们从不因循守旧,在探索中不断打破常规和垄断,树立起自强、独立、自主的品牌形象。此次官网全新改版升级,将带来更丰富的内容和更完善的服务。01官网首页沉浸式首页俯瞰行业全景,精确传递仰仪致力于让化工生产和日常生活更安全、更高效的使命。02解决方案仰仪科技拥有为专业客户量身打造的实验室方案,包括锂电池热安全测试实验室、精细化工反应风险评估实验室、粉尘爆炸危险性测试实验室等。03产品中心产品线涵盖热分析与量热、理化参数测试、粉尘爆炸测试、化学品物理危险测试四大类。产品详情全面浏览,更多应用案例分享彰显仰仪的专业研发实力。04客户服务下载中心:聚焦客户服务,仰仪不仅专注于化工领域安全测试仪器设备、解决方案的专业开发,更有能力为客户提供完善的技术支持和售后保障;技术支持:安装调试-操作培训-跟踪监控-运行稳定,专业规范的技术支持;售后服务:用户培训、设备保养、备件购买等诸多服务触手可及,400热线快速贴心响应。05技术交流借由展会、研讨会、工厂开放日、培训、线上活动等多种形式,我们始终以开放包容的态度与世界各地的伙伴保持对话与合作,您可以随时在这里查看我们的新近动态。06关于我们您可以在这里浏览我们的新闻动态、公司介绍、荣誉资质、专家团队、招聘需求等信息;也可以随时通过底部在线留言,我们会根据您的需求及时安排专业人员给予您回应。

厂商

2020.08.04

关注安全与效益,从打造一个专业的粉尘爆炸实验室开始

目前全国粉尘涉爆企业共计42000余家,其中粉尘作业场所30人及以上的企业超过4000家,安全检测市场的需求亟待满足。此外,在未经过严格标准测试的场景下作业,不仅会导致生产效率降低,一旦发生事故也更可能造成惨重的人员伤亡与财产损失。依据及能力粉尘爆炸危险性测试实验室建设严格遵照ASTM、ISO、EN、GB、BS等国际标准化组织和国标制定的规范,实验仪器的测试能力与测试方法符合上述标准要求,保证测试结果的真实性、准确性、客观性。可燃性粉尘爆炸参数检测成本较高,以某化工研究院为例,粉尘爆炸全套参数测试价格为53700元/次(参考下表)。仰仪科技设计研发的粉尘爆炸实验室方案全套预算不超过420万元,实验室以1年200位客户计算,收益为1074万/年,年投资回报率高达225%以上。作为国家高新技术企业,仰仪科技拥有欧盟CE认证,产品符合严苛的安全质量指标,我们将始终以国际前沿的制造标准为全球客户伙伴提供安全、精确、高效、专业的技术与服务。

厂商

2020.08.04

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