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科邦实验室
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【科研项目】破解电池安全密码：揭秘国内首款火灾爆炸与抑制一体化实验舱
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一、背景：新能源安全的“终极考场” 随着电动汽车、储能电站等新能源产业的迅猛发展，电池安全已成为制约行业进一步突破的关键瓶颈。热失控、起火、爆炸等隐患如何被真实复现、系统捕捉，是科研与工程领域亟需解决的核心问题。 正如“工欲善其事，必先利其器”，开展此类前沿研究，离不开能够高度还原电池滥用场景的先进实验装备。科邦实验室有幸与中国安全生产科学研究院、北京理工大学等顶尖团队合作，历时四年联合攻关，成功设计并搭建了国内首座集“热失控—产气—火灾—爆炸—抑制”全链条测试功能于一体的立式综合实验平台——电池模组火灾爆炸与抑制一体化立式综合实验舱。该实验舱的建成，不仅填补了国内在电池极端安全测试领域的空白，更为新能源电池的研发验证与安全评估提供了“终极考场”。实验舱模型示意图参见图1。 二、设备能力：全链条测试新标杆 传统电池测试往往依赖多台设备、多次实验，数据分散、过程割裂，难以真实捕捉电池事故的连续演化路径。科邦实验室参与构建的KB-1000-L型立式综合实验舱，首次实现了从热失控触发到灭火抑爆的全周期一体化测试。无论是电池单体的失控行为、模组级热蔓延与爆炸过程，还是抑制材料的效能评估，均可在同一平台、单次实验中完成数据采集与集成分析。实验舱功能组成见图2。 2.1 多因素耦合，精准复现事故诱因 现实中，诱发电池事故的发生往往是多因素耦合的结果：快充过热、挤压短路、高温环境等，因此单一的测试条件难以模拟真实的事故场景。课题组推出的实验舱支持“电-热-机械”三重滥用条件耦合加载，能够精准实现过充/快充+针刺/挤压；过充/快充+过热；过热+针刺/挤压等两种及以上的滥用方式的耦合触发。通过挤压针刺装置、热量施加装置、电池充放电循环仪等模块，实验舱可模拟几乎所有已知的电池滥用场景，为事故溯源与安全防护设计提供真实的数据支撑。 2.2 极端环境模拟，拓展科研边界 电池不仅在车辆中使用，更广泛应用于高空无人机、深海探测器、井下设备等极端环境，传统测试设备难以模拟这些特殊工况环境，因此对于极端环境下的锂电池的研究处于空白状态。而课题组推出的实验舱具备0–3MPa超压环境模拟能力，覆盖高空低压、深海高压等复杂气压条件。配合20处气氛喷口，可模拟氩气、甲烷、一氧化碳等多种可燃性气体环境，可以实现模拟对于煤矿等传统采矿业中的电池应用场景，真正实现“上天入海”全场景覆盖。 2.3 快速切换与智能诊断，赋能科研效率 课题组所推出的立式综合实验舱可在5分钟内切换“爆炸”与“火灾”模式，实验舱采用了快开式爆炸腔体结构，可在5分钟内完成从“封闭爆炸测试”到“开放火灾测试”的模式切换，极大提升了测试效率。同时实验舱还实现了多源异构信号同步采集，实验舱集成了力、电、气、热、火等多维信号诊断系统，可以同步检测：电池膨胀力、针刺挤压力、舱内气压、抑制系统气压、爆炸超压等在线压力；CH₄、O₂、CO、CO₂、VOC等在线气体；在线温度与热通量；500万像素双摄像头（正视+俯视）可实现在线影像的实时监测。这些数据不仅可以用于实时分析，更可用于辅助构建电池失效数字孪生模型，为电池安全预警与系统设计提供深层洞察。 2.4 技术参数一览，定制化服务随需而变 项目 参数 型号 KB-1000-L 内部容积 1000L* 工作压力 0–3MPa（绝压）* 工作台面积 500mm × 500mm* 温度范围 室温~600℃* 加热方式 定温或程序* 挤压针刺装置 行程:0-500mm；速度:5-10mm/s* 点火方式 电/化学点火* 气体收集 体积流量；0-0.25m3/s；收集口：2处* 气氛系统 20处喷口，支持多种气体* 在线影像采集 500万像素摄像头（正视和俯视两处）* 抑制系统 高压细水雾/气体/粉末/凝胶* 控制平台 10寸触摸屏，集成数据采集与处理* 注：标有“*”的功能及规格均可根据用户需求定制 三、结语：以科研服务，筑牢新能源安全底座 在电池能量密度持续攀升、应用场景不断拓宽的今天，全面、精准的实验测试是厘清安全边界、推动技术迭代的关键。科邦实验室所参与研发的电池模组火灾爆炸与抑制一体化立式综合实验舱，不仅是一套设备，更是一套面向科研与产业需求的系统性安全研究平台。我们期待这一平台能够成为电池制造企业、科研单位与检测机构在探索高安全电池体系过程中的“标准配置”，助力中国新能源行业实现从“高能量密度”向“高安全性能”的跨越升级。   |
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