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《电池防爆试验箱：守护电池安全的坚固堡垒》

来源：广东皓天检测仪器有限公司 2025年05月21日 17:02

电池防爆试验箱：守护电池安全的坚固堡垒

在新能源产业蓬勃发展的当下，电池作为储能核心部件，其安全性至关重要。电池防爆试验箱作为模拟电池失效场景、验证防爆性能的专业设备，为电池安全筑起一道坚固防线。本文将通过模拟典型试验，揭示其在电池安全测试中的核心价值。

一、试验目的

本次试验旨在利用电池防爆试验箱，模拟电池在过充、过放、短路、热失控等条件下的状态，验证电池在发生意外时的防爆性能，评估其是否能有效防止爆炸、起火等安全事故的发生，同时分析电池在失效过程中的各项参数变化，为电池设计优化、生产工艺改进及安全标准制定提供数据支撑，确保电池产品在实际应用中的安全性与可靠性。

二、实验 / 设备条件

本次试验采用专业级电池防爆试验箱，箱体采用高强度不锈钢材质，厚度达 10mm，具备强的抗冲击能力，可承受 10MPa 的瞬间压力。箱体配备双层防爆玻璃观察窗，能清晰观察试验过程，且可抵御爆炸冲击。设备内置高精度温度传感器（精度 ±0.1℃）、压力传感器（精度 ±0.01MPa）和气体浓度检测仪，实时监测试验环境变化。此外，试验箱还设有独立的排风系统，可在试验后迅速排出有害气体，保障操作人员安全。同时，配备智能控制系统，支持远程监控与数据自动记录，可精准设置试验参数并控制充放电过程。

三、试验样品

选取三种不同类型的锂电池作为试验样品：

18650 型锂离子电池：常用于移动电源、等小型设备，容量为 2600mAh，标称电压 3.7V；
软包聚合物锂电池：应用于智能手机、平板电脑，容量 4500mAh，标称电压 3.85V；

动力电池模组：由 16 节磷酸铁锂电池串联组成，用于电动汽车，总电压 51.2V，容量 100Ah。

四、试验步骤及条件

（一）过充试验

将 18650 型锂离子电池放入试验箱，设置充电电流为 1C（2.6A），充电截止电压设定为 5.0V（超出标准 4.2V），持续充电至电池出现异常。试验过程中实时监测电池电压、温度、压力变化。

（二）短路试验

对软包聚合物锂电池进行外部短路试验，使用低电阻导线直接连接电池正负极，触发短路。观察电池在短路瞬间的温度骤升、气体释放及外壳变形情况，试验持续至电池状态稳定。

（三）热失控试验

针对动力电池模组，采用加热片对其中一节电池进行局部加热，升温速率设定为 5℃/min，直至触发电池热失控。监测模组内各电池间的热传递过程、压力扩散及火焰蔓延情况。

五、数据采集与分析

试验过程中，设备以每秒 10 次的频率采集电池电压、温度、压力等数据，并同步记录气体浓度（氧气、一氧化碳、氢气等）变化。利用数据分析软件绘制参数随时间变化曲线，对比不同类型电池在相同或不同试验条件下的性能差异。通过统计学方法分析数据趋势，结合高速摄像机拍摄的视频，深入研究电池失效过程中的物理、化学变化规律。

六、实验结果与结论

（一）过充试验结果

18650 型电池在充电至 4.8V 时，温度开始急剧上升，达到 80℃后外壳破裂，释放大量烟雾，但未发生剧烈爆炸。试验箱有效阻隔了高温与有害气体，内部传感器完整记录数据，证明其在过充场景下的监测与防护能力。

（二）短路试验结果

软包聚合物锂电池在短路后 0.5 秒内，温度从 25℃飙升至 150℃，电池迅速膨胀变形并起火。试验箱成功抵御了火焰冲击，防爆玻璃未破裂，排风系统及时排出有害气体，确保试验安全进行。

（三）热失控试验结果

动力电池模组在热失控后，热传递导致相邻电池连锁反应，出现剧烈爆炸。试验箱承受住了爆炸产生的高压冲击，箱体结构未受损，内部数据完整保存，为后续分析提供关键依据。

（四）总体结论

电池防爆试验箱凭借其坚固的结构设计、精准的监测系统和可靠的安全防护功能，能够真实模拟电池失效场景，有效保障试验安全。通过试验，可全面评估电池在危险工况下的防爆性能，为电池安全性能提升提供有力支持，是电池安全测试重要的重要设备。

七、失效分析与改进建议

（一）失效分析

18650 型电池：过充失效主要因电池内部隔膜耐热性不足，高温下收缩导致正负极直接接触短路；

软包聚合物锂电池：短路起火源于电池内部电解质可燃性高，且散热设计不合理；

动力电池模组：热失控连锁反应与电池间热传导路径设计缺陷、缺乏有效的热隔离材料有关。

（二）改进建议

材料优化：研发耐高温、高安全性的隔膜材料和电解质，提升电池内部组件的热稳定性；

结构设计：优化动力电池模组的散热结构，增加隔热层和散热通道，降低热失控扩散风险；

工艺改进：在生产过程中加强电池密封性检测，确保电池外壳具备更强的抗压能力；

设备升级：进一步完善电池防爆试验箱的功能，增加多通道数据采集模块，提升对复杂电池系统的测试能力，同时优化排风系统，提高有害气体处理效率。

以上方案仅供参考，在实际试验过程中，可根据具体的试验需求、资源条件以及产品的特性进行适当调整与优化。

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