Тепловизор для тестирования батареи на прокол
Испытание батареи на прокол — один из самых радикальных и простых методов имитации внутренних коротких замыканий. Металлическая игла с силой прокалывает батарею, вызывая короткое замыкание между положительным и отрицательным электродами. Это запускает серию сильных термоэлектрохимических реакций, потенциально приводящих к температурному сдвигу, что проявляется в виде дыма, возгорании или даже взрыве.
Технология инфракрасного тепловидения обладает преимуществом бесконтактной визуализации температурного поля в режиме реального времени и стала ключевым инструментом контроля процессов температурного сдвига батареи и анализа рисков безопасности.
Суть технологии инфракрасного тепловидения заключается в регистрации инфракрасного излучения поверхности объекта с помощью инфракрасного детектора, преобразовании сигнала излучения в электрический сигнал и последующем построении карты распределения температуры (теплового изображения) с помощью алгоритмической обработки.
Преимущества технологии:
1. Бесконтактный метод проверки: нет необходимости соприкасаться с высокотемпературными/опасными поверхностями батареи, что позволяет избежать создания помех или повреждения испытательного оборудования;
2. Визуализация температуры всего сектора: данные о температуре из любой зоны на поверхности батареи могут быть получены одновременно (в отличие от пирометра, когда данные собираются из одной зоны), что наглядно показывает «путь распространения» температурного сдвига;
3. Высокая временная разрешающая способность: частота кадров базовых инфракрасных тепловизоров может достигать 30 – 120 кадров в секунду, что позволяет вести регистрацию таких динамических процессов, как температурные скачки и смешение горячих точек в режиме реального времени, а также фиксировать изменения теплового поведения на уровне миллисекунд.
В ходе эксперимента: контроль основного процесса (самая важная часть)
Момент возникновения внутреннего короткого замыкания: в момент, когда игла касается батареи и проникает в неё, в месте короткого замыкания происходит небольшое повышение температуры. Высокоскоростная инфракрасная камера может зафиксировать эту начальную «горячую точку» и точно определить место и время короткого замыкания.
Возникновение теплового сдвига: тепло накапливается в точке короткого замыкания, вызывая серию экзотермических побочных реакций, включая разложение анодной пленки SEI, а также плавление и усадку сепаратора. Инфракрасное изображение позволяет выявить медленное накопление тепла и локальное повышение температуры в ходе этого процесса.
Распространение теплового сдвига: это самая опасная стадия. Внутри батареи происходит цепная реакция, вызывающая резкий рост температуры (более 800°C) и её быстрое распространение по всей батарее и даже модулю. Инфракрасная камера позволяет чётко видеть путь, скорость и направление распространения тепла.
Анализ: данная технология позволяет определить распространяется ли тепло от положительного электрода к отрицательному или от центра в стороны, что критически важно для проектирования системы терморегулирования батареи.
Выбросы из клапана и возгорание: данная технология фиксирует мгновенные изменения температуры при открытии предохранительного клапана батареи, выбрасывающего высокотемпературный электролит и газ, а также последующее распределение температуры пламени во время пожара.
Извлечение температурной кривой: возможность извлечения из данных инфракрасного видео любой точки поверхности батареи (например, точки короткого замыкания, точки наивысшей температуры, периферийной точки).
Расчет скорости термодиффузии: проводя анализ перемещения определенной изотермы (например, 200°C) на последовательных изображениях, можно точно рассчитать скорость термодиффузии (единица измерения: мм/с).
Регистрация максимальной температуры: точная регистрация пиковых температур во время температурного сдвига для оценки степени тяжести.
3D-термореконструкция: с помощью многоугольной инфракрасной камеры можно даже реконструировать 3D-модель температурного поля батареи во время температурного сдвига.