CN115420855A - 一种电池电芯在氟化液中运行兼容性的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池电芯在氟化液中运行兼容性的测试方法,方法的步骤中包括老化测试,老化测试的步骤包括:对电池电芯非金属材料取样,测量取样的样品的初始参数S1;将取样的样品浸泡在充有氟化液的容器中;将容器置于恒温环境中直到设定的老化测试时间;将容器取出恒温环境,将样品取出容器后烘干;测量烘干后的样品对应的老化后参数S2;根据初始参数S1和老化后参数S2的变化情况判定样品是否通过老化测试;初始参数S1包括初始质量和/或初始体积和/或初始硬度;老化后参数S2包括对应的老化后质量和/或老化后体积和/或老化后硬度。其能够尽可能贴近电池电芯产品实际工况环境,验证其在氟化液中的运行兼容性的情况,提高测试结果可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池电芯在氟化液中运行兼容性的测试方法。
背景技术
目前,随着储能电池行业发展越来越快,产品用量越来越大,对电池实际工作散热环境要求越来越高,为了解决电池散热高耗能的问题,传统的风冷式和水冷式空调的散热能力已不能满足产品要求。氟化液具有不燃的惰性特点,而且具有冷却快、能耗低、环保等优点,被广泛应用于电子行业的电路板清洁、IT行业中数据中心和动力电池,在浸没式储能模组中还没有成熟的应用案例。由于国内对氟化液的冷却效果、材料兼容性以及清洗能力等效果研究较少,需要设计实验摸底。同时,光储产品后期量产,需要对浸没式结构工艺进行继续跟踪和改进。
浸没式行业中已验证可靠并量产的产品有IT设备和矿山设备等,而储能电芯的浸没式液冷产品还少有可靠并量产的成熟产品,并且浸没式结构中的氟化液除了散热性能,消防安全满足设计要求外,其产品在氟化液的兼容性也需要验证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种电池电芯在氟化液中运行兼容性的测试方法,其能够尽可能贴近电池电芯产品实际工况环境,验证其在氟化液中的运行兼容性的情况,提高测试结果可靠性。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种电池电芯在氟化液中运行兼容性的测试方法,方法的步骤中包括老化测试,老化测试的步骤包括:
A1:对电池电芯非金属材料取样,测量取样的样品的初始参数S1;
A2:将取样的样品浸泡在充有氟化液的容器中;
A3:将容器置于恒温环境中直到设定的老化测试时间;
A4:将容器取出恒温环境,将样品取出容器后烘干;
A5:测量烘干后的样品对应的老化后参数S2;
A6:根据初始参数S1和老化后参数S2的变化情况判定样品是否通过老化测试;
其中,初始参数S1包括初始质量和/或初始体积和/或初始硬度;老化后参数S2包括对应的老化后质量和/或老化后体积和/或老化后硬度。
进一步,所述老化测试时间根据样品的设计寿命通过阿伦尼乌斯公式转化得到。
进一步,恒温环境为80℃。
进一步,将容器取出恒温环境并在标准实验室温度下降温一段时间直至氟化液的温度恢复至室温。
进一步,初始参数S1包括初始质量、初始体积和初始硬度;
老化后参数S2包括对应的老化后质量、老化后体积和老化后硬度;
在步骤A6中,初始参数S1和老化后参数S2的变化情况包括:质量和体积分别对应的老化变化率m1=|S2-S1|/S1和硬度对应的老化后硬度差值绝对值|S2-S1|,根据老化变化率m1和老化后硬度差值绝对值|S2-S1|判定样品是否通过老化测试;其中,
对应的老化变化率中至少一个大于5%和老化后硬度差值绝对值大于 10HA或10HD中至少一个满足时,则判定没通过老化测试;对应的老化变化率中均小于5%和老化后硬度差值绝对值小于10HA或10HD时,判定为通过老化测试。
进一步, 对应的老化变化率中均小于1%和老化后硬度差值绝对值小于5HA或5HD时,判定为通过老化测试并为优秀级别。
进一步,在步骤A6中,还需要根据老化测试后的氟化液和/或样品的性状情况判定样品是否通过老化测试。
进一步,方法的步骤中还包括萃取测试,萃取测试的步骤如下:
B1:对电池电芯非金属材料取样,测量取样的样品的初始参数S1;
B2:将取样的样品研碎后置于索式萃取器中,将氟化液加入索式萃取器的烧瓶中;
B3:以氟化液的沸点的温度加热烧瓶持续至设定的萃取测试时间,使样品不断为浸出氟化液萃取;
B4:萃取结束后将样品取出索式萃取器后烘干;
B5:测量烘干后的样品对应的萃取后参数S3;
B6:根据初始参数S1和萃取后参数S3的变化情况判定样品是否通过萃取测试;
其中,初始参数S1包括初始质量和/或初始体积和/或初始硬度;萃取后参数S3包括对应的萃取后质量和/或萃取后体积和/或萃取后硬度。
进一步,步骤A4和/或步骤B4中:样品烘干至恒重, 即每隔一段时间将样品称量一次,直至连续两次称量之差小于 1mg 为止。
进一步,初始参数S1包括初始质量、初始体积和初始硬度;
萃取后参数S3包括对应的萃取后质量、萃取后体积和萃取后硬度;
在步骤B6中,初始参数S1和萃取后参数S2的变化情况包括:质量和体积分别对应的萃取变化率m2=|S3-S1|/S1和硬度对应的萃取后硬度差值绝对值|S3-S1|,根据萃取变化率m2和萃取后硬度差值绝对值|S3-S1|判定样品是否通过萃取测试;其中,
对应的萃取变化率中至少一个大于5%和萃取后硬度差值绝对值大于 10HA或10HD中至少一个满足时,则判定没通过萃取测试;对应的萃取变化率中均小于5%和萃取后硬度差值绝对值小于10HA或10HD时,判定为通过萃取测试。
进一步,对应的萃取变化率中均小于1%和萃取后硬度差值绝对值小于5HA或5HD时,判定为通过萃取测试并为优秀级别。
进一步,在步骤B6中,还需要根据萃取测试后的氟化液和/或样品的性状情况判定样品是否通过萃取测试。
采用了上述技术方案后,本发明能够模拟电池电芯产品实际工况环境,即浸没式液冷结构,其内部充满冷却媒介氟化液,由于电池电芯本身金属材料不与氟化液反应,故本发明只针对电池电芯产品的非金属材质与氟化液产品兼容性的优劣判定,具体地涉及一老化测试,进一步包括萃取测试,其中,高温加速老化测试的目的:主要用于电池电芯实际工况下的寿命时间摸底,产品研发寿命时间通过阿伦尼乌斯公式转化,并设定为高温加速老化的老化试验时间,用来模拟产品浸没在氟化液中的寿命时间;而索式萃取目的主要用于验证电池电芯产品中各个密封类原材料材质与氟化液的兼容性,通过拆解各类零件材质取样,用氟化液反复萃取的方式来验证电池电芯浸没在氟化液中不会发生反应。
附图说明
图1为本发明的萃取测试时的索式萃取器的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
一种电池电芯在氟化液中运行兼容性的测试方法,方法的步骤中包括老化测试,老化测试的步骤包括:
A1:对电池电芯非金属材料取样,测量取样的样品的初始参数S1;初始参数S1包括初始质量、初始体积和初始硬度;
A2:将取样的样品浸泡在充有氟化液的容器中;
A3:将容器置于恒温箱中,设定恒温箱温度到 80℃,待温度稳定后,开始试验计时直到设定的老化测试时间,老化测试时间根据样品的设计寿命通过阿伦尼乌斯公式转化得到;
A4:到达设定的老化测试时间后,将容器取出恒温箱,并在标准实验室温度下降温一段时间直至氟化液的温度恢复至室温,使用镊子将样品取出容器后在温度约为 40℃的烘箱中干燥至恒重,即每隔一段时间将样品称量一次,直至连续两次称量之差小于 1mg 为止,浸泡结束后对浸泡液拍照;
A5:测量烘干后的样品对应的老化后参数S2;老化后参数S2包括对应的老化后质量、老化后体积、老化后硬度;
A6:根据老化前后对应的样品的质量、体积和硬度的变化情况判定样品是否通过老化测试;
其中,本实施例中的容器可以为相容性压力容器,更进一步具体可以为水热合成反应釜,在步骤A2中,可以将取样的样品切碎后放入充有氟化液的容器,使其与氟化液充分接触,采用观察法对容器进行气密性检查;封闭容器,外观合格达标的容器方可进行氟化液加注,氟化液加注应确保样品能够完全浸没在氟化液中;将样品浸入盛放样品的容器中时,样品在容器内应该有足够的空间保证样品可以被氟化液全部浸没。容器可以放在真空稳定的环境中加热,加热方式需要封闭式热辐射,避免鼓风式干燥带来的外部气流对加热环境的影响。
老化测试过程中,需要定期检查容器的密封性、如发生泄漏,及时采取相应措施,测试期间定期检定恒温箱温度控制情况。
具体地,在步骤A6中,根据老化前后对应的样品的质量、体积和硬度的变化情况包括:质量和体积分别对应的老化变化率m1=|S2-S1|/S1和硬度对应的老化后硬度差值绝对值|S2-S1|,根据质量和体积分别对应的老化变化率m1和老化后硬度差值绝对值|S2-S1|判定样品是否通过老化测试;其中,
对应的老化变化率中至少一个大于5%(即质量对应的老化变化率和/或体积对应的老化变化率)和老化后硬度差值绝对值大于 10HA或10HD中,如果满足其中至少一个条件时,则判定样品没通过老化测试;质量对应的老化变化率以及体积对应的老化变化率均小于5%和老化后硬度差值绝对值小于10HA或10HD时,判定为样品通过老化测试。
具体地,如果质量对应的老化变化率以及体积对应的老化变化率均小于1%和老化后硬度差值绝对值小于5HA或5HD时,判定为样品通过老化测试并为优秀级别。
如图1所示展示了一种索式萃取器1,其中,A为冷凝水入口,B为样品,本实施例的方法的步骤中还包括萃取测试,萃取测试的步骤如下:
B1:对电池电芯非金属材料取样,测量取样的样品的初始参数S1;初始参数S1包括初始质量、初始体积和初始硬度;此处的取样的初始参数S1的具体数值可与老化测试中的相同,也可以不同;
B2:将取样的样品研碎后置于索式萃取器1的提取管中,将氟化液加入索式萃取器1的烧瓶中,氟化液加入量为烧瓶的2/3容量,安装好索式提取器1;
B3:通过加热装置以氟化液的沸点的温度加热烧瓶持续至设定的萃取测试时间,萃取过程中,烧瓶中的浸出氟化液持续蒸发、冷凝、浸出、回流,如此重复持续过程72h,使样品不断为浸出氟化液萃取,萃取时间结束后对萃取液拍照;
B4:萃取结束后将样品取出索式萃取器1后在温度约为 40℃的烘箱中烘干至恒重,即每隔一段时间将样品称量一次,直至连续两次称量之差小于 1mg 为止;
B5:测量烘干后的样品对应的萃取后参数S3;萃取后参数S3包括对应的萃取后质量、萃取后体积和萃取后硬度;
B6:根据萃取前后对应的样品的质量、体积和硬度的变化情况判定样品是否通过萃取测试;
在本实施例的步骤B3中,加热装置可以为调温电热套2,并控制冷凝的氟化液液滴以每 1-2 秒滴落一滴。
在步骤B6中,萃取前后对应的样品的质量、体积和硬度的变化情况包括:质量和体积分别对应的萃取变化率m2=|S3-S1|/S1和硬度对应的萃取后硬度差值绝对值|S3-S1|,根据萃取变化率m2和萃取后硬度差值绝对值|S3-S1|判定样品是否通过萃取测试;其中,
质量对应的萃取变化率和体积对应的萃取变化率中至少一个大于5%和萃取后硬度差值绝对值大于 10HA或10HD中,如果满足至少一个条件时,则判定样品没通过萃取测试;质量对应的萃取变化率和体积对应的萃取变化率均小于5%和萃取后硬度差值绝对值小于10HA或10HD时,判定为样品通过萃取测试。
进一步地,质量对应的萃取变化率和体积对应的萃取变化率均小于1%和萃取后硬度差值绝对值小于5HA或5HD时,判定为样品通过萃取测试并为优秀级别。
在本实施例中,电池电芯的非金属材料对应的用于老化测试的样品需要通过老化测试和用于萃取测试的样品需要通过萃取测试,该非金属材料才表示通过了老化测试和萃取测试,如果其中任意一个测试不通过,则该非金属材料没有通过测试。
在本实施例中,为了测试结果准确,可以进行针对电池电芯非金属材料多次取样,分别对取样的样品进行测试,测试得到的变化情况数据可以采用中位数的形式,作为判断结果的数据。
实施例二
本实施例的方法与实施例一基本相同,不同的是:在步骤A6中,还需要根据萃取测试后的氟化液和样品的性状情况判定样品是否通过萃取测试;在步骤B6中,还需要根据萃取测试后的氟化液和样品的性状情况判定样品是否通过萃取测试。
具体地,在步骤A6和步骤B6中,当试样测试后,工质出现明显的颜色变化,析出大量的絮状物,油状物,有明显的分层现象,且试样本身出现颜色,形状等性状变化,则判定为不通过相应的测试;当试样测试后,工质未出现明显的颜色变化,析出轻微的絮状物,油状物,没有明显的分层现象,且试样本身无明显变化,则判定为通过相应的测试;当试样测试后,工质无任何变化,且试样本身测试后无任何变化,则判定为优秀。
实施例三
本实施例的方法与实施例二基本相同,不同的是:对于电池电芯中的标准件的样品,兼容性结果判定方法以质量变化率与体积变化率为主要判定标准,硬度变化与测试后工质性状变化为辅;对于电池电芯中的集成件的样品,兼容性结果判定方法以质量变化率为主要判定标准,体积变化率、硬度变化与测试后工质变化为辅。
以上所述的具体实施例,对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种电池电芯在氟化液中运行兼容性的测试方法,其特征在于方法的步骤中包括老化测试,老化测试的步骤包括:
A1:对电池电芯非金属材料取样,测量取样的样品的初始参数S1;
A2:将取样的样品浸泡在充有氟化液的容器中;
A3:将容器置于恒温环境中直到设定的老化测试时间;
A4:将容器取出恒温环境,将样品取出容器后烘干;
A5:测量烘干后的样品对应的老化后参数S2;
A6:根据初始参数S1和老化后参数S2的变化情况判定样品是否通过老化测试;
其中,初始参数S1包括初始质量和/或初始体积和/或初始硬度;老化后参数S2包括对应的老化后质量和/或老化后体积和/或老化后硬度。
2.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,
所述老化测试时间根据样品的设计寿命通过阿伦尼乌斯公式转化得到。
3.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,
恒温环境为80℃。
4.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,
将容器取出恒温环境并在标准实验室温度下降温一段时间直至氟化液的温度恢复至室温。
5.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,
初始参数S1包括初始质量、初始体积和初始硬度;
老化后参数S2包括对应的老化后质量、老化后体积和老化后硬度;
在步骤A6中,初始参数S1和老化后参数S2的变化情况包括:质量和体积分别对应的老化变化率m1=|S2-S1|/S1和硬度对应的老化后硬度差值绝对值|S2-S1|,根据老化变化率m1和老化后硬度差值绝对值|S2-S1|判定样品是否通过老化测试;其中,
对应的老化变化率中至少一个大于5%和老化后硬度差值绝对值大于 10HA或10HD中至少一个满足时,则判定没通过老化测试;对应的老化变化率中均小于5%和老化后硬度差值绝对值小于10HA或10HD时,判定为通过老化测试。
6.根据权利要求5所述的测试方法,其特征在于,
对应的老化变化率中均小于1%和老化后硬度差值绝对值小于5HA或5HD时,判定为通过老化测试并为优秀级别。
7.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,
在步骤A6中,还需要根据老化测试后的氟化液和/或样品的性状情况判定样品是否通过老化测试。
8.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,
方法的步骤中还包括萃取测试,萃取测试的步骤如下:
B1:对电池电芯非金属材料取样,测量取样的样品的初始参数S1;
B2:将取样的样品研碎后置于索式萃取器中,将氟化液加入索式萃取器的烧瓶中;
B3:以氟化液的沸点的温度加热烧瓶持续至设定的萃取测试时间,使样品不断为浸出氟化液萃取;
B4:萃取结束后将样品取出索式萃取器后烘干;
B5:测量烘干后的样品对应的萃取后参数S3;
B6:根据初始参数S1和萃取后参数S3的变化情况判定样品是否通过萃取测试;
其中,初始参数S1包括初始质量和/或初始体积和/或初始硬度;萃取后参数S3包括对应的萃取后质量和/或萃取后体积和/或萃取后硬度。
9.根据权利要求8所述的测试方法,其特征在于,
步骤A4和/或步骤B4中:样品烘干至恒重, 即每隔一段时间将样品称量一次,直至连续两次称量之差小于 1mg 为止。
10.根据权利要求8所述的测试方法,其特征在于,
初始参数S1包括初始质量、初始体积和初始硬度;
萃取后参数S3包括对应的萃取后质量、萃取后体积和萃取后硬度;
在步骤B6中,初始参数S1和萃取后参数S2的变化情况包括:质量和体积分别对应的萃取变化率m2=|S3-S1|/S1和硬度对应的萃取后硬度差值绝对值|S3-S1|,根据萃取变化率m2和萃取后硬度差值绝对值|S3-S1|判定样品是否通过萃取测试;其中,
对应的萃取变化率中至少一个大于5%和萃取后硬度差值绝对值大于 10HA或10HD中至少一个满足时,则判定没通过萃取测试;对应的萃取变化率中均小于5%和萃取后硬度差值绝对值小于10HA或10HD时,判定为通过萃取测试。
11.根据权利要求8所述的测试方法,其特征在于,
对应的萃取变化率中均小于1%和萃取后硬度差值绝对值小于5HA或5HD时,判定为通过萃取测试并为优秀级别。
12.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,
在步骤B6中,还需要根据萃取测试后的氟化液和/或样品的性状情况判定样品是否通过萃取测试。
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CN115420855B (zh) | 2023-07-11 |
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