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动力电池安全性能检测实验室场地建设规划

动力电池安全性能检测实验室场地建设规划

  • 分类:新闻中心
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  • 来源:
  • 发布时间:2023-03-03
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【概要描述】怎么建设和规划好一个全新的新能源锂电池检测实验室是许多新能源制造关联企业的痛点。

环扬未来专注于新能源电池实验室的规划、建设。

动力电池安全性能检测实验室场地建设规划

【概要描述】怎么建设和规划好一个全新的新能源锂电池检测实验室是许多新能源制造关联企业的痛点。

环扬未来专注于新能源电池实验室的规划、建设。

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近年来,随着新能源政策的利好和社会资本的涌入,新能源行业特别是动力电池制造企业如雨后春笋般不断生长。怎么建设和规划好一个全新的新能源锂电池检测实验室是许多新能源制造关联企业的痛点。新能源锂电池实验室不同于其他家用电器、灯具照明或汽车电子产品实验,由于锂电池在试验过程存在的不确定性和危险性,锂电池可能会产生有毒有害废气、冒烟、明火、甚至出现爆炸、溶液飞溅等情况,这些问题可能导致环境空气污染、设备损坏、实验人员受伤,甚至对人身财产造成巨大损失。因此,无论锂电池试验室规模大小,都有必要在新能源电池实验室的场地建设,设备购置,以及日常的运营成本给予充分的重视和了解。环扬未来专注于新能源电池实验室的规划、建设。

一、锂电池实验室设计依据及设备部署:

1、依据标准规范:满足GB/T 32146.2-2015《检验检测实验室设计与建设技术要求 第2部分:电气实验室》标准规范要求设计。

实验室主要用于锂电池强制性安全检查试验,提供稳定可靠的环境条件。为了评估电池在存储、运输、误用和滥用等情况下,是否会引发过热、明火、爆炸、有害气体溢出、人员安全等情况,由此应运而生的电池安全检测标准有:国际标准(IEC 62660、IEC62133)、欧盟标准(EN62133、EN60086)、中国标准(GB31241-2014)、美国标准(SAE UL)、日本标准(JIS),针对新能源锂电池应用较为广泛的标准是UN 38.3、GB/T31467.3-2015、GB/T 31485-2015、SAND 2005-3123、UL1642、UL2054、UL2580、JIS C 8711、JIS C8714、JIS C 87115、ISO 16750、ISO 12405、SAE J2464。电池标准针对的检测项目,大体可分为电性能适应性、机械适应性和环境适应性测试三大类的检测。

1)电性能适应性:包括电池工况容量、各种倍率的充放电性能、过充性能、过放性能、短路性能、绝缘性能、自放电特性、电性能寿命等。其中过充、过放、短路的实验过程风险较大,可能会存在明火爆炸等剧烈现场。

2)机械适应性:加速度冲击、机械振动、模拟碰撞冲击、重物冲击、自由跌落、电池包翻转、洗涤试验、挤压和钢针穿刺等。其中钢针针刺和挤压的实验过程风险较大,可能会存在明火爆炸等剧烈现场。

3)环境适应性:热滥用(热冲击)、温湿度循环、高低温循环、冷热冲击、温度骤变、真空负压测试、盐雾试验、浸水试验、海水浸泡和明火焚烧等。其中明火焚烧实验过程风险较大,可能会存在爆炸的情况。

2、实验室设备布局:

在实验室建设初期规划实验室,既可以降低实验操作风险,同时也能系统的形成检测能力,通常具有完整测试能力的电池检测实验室,可规划成如下功能分区:

1)电性能检测区,此区域主要涉及的仪器是充放电机柜、内阻测试仪、绝缘强度测试仪、绝缘电阻测试仪、数据采集设备等,由于电池的实测容量与测试温度有关,因此应对此区域的温度、湿度进行控制。

2)机械性能测试区,此区域主要涉及的仪器包括充放电机柜、振动试验台、冲击碰撞试验台、翻转试验台、三综合实验台,由于设备质量重、体积大、噪音大,且部分检测设备需要下挖,因此此区域多放置在一楼,做好隔音和隔震措施。

3)环境测试区,此区域主要完成温度、湿度、老化、热分析等实验,涉及的仪器包括充放电机柜、高低温箱、负压箱、温湿度实验箱、热分析仪、数据采集设备等,此区域需要24h连续长时间工作,因此容易出现麻痹大意导致安全事故。

4)辅助功能区,可根据实际需要进行配置,包括样品室(放置测试前后的电池样品)、库房(放置闲置线缆、工具等)、办公室、会议室、休息区等。样品室存放电池样品,需要频繁检查电池状态。

5)电池安全测试区,此区域开展的测试均带有危险性,包括样品不成熟导致的风险以及测试本身的风险,包括的测试项目:跌落、针刺、挤压、燃烧、过充、过放、短路、浸水、海水浸泡、高温充放电等项目,涉及的设备包括充放电机柜、跌落试验台、针刺试验机、挤压试验机、燃烧试验机、短路试验机、浸泡设备、高温箱等。由于此区域着火爆炸概率较高,因此需要建设行之有效的尾气排放和处理措施,以避免对环境的影响。

注意:GB/T 31467.3-2015(电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分 安全性要求与测试方法)以及GB/T 31485-2015(电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法)标准部分试验项目适用。

二、锂电池实验室——通风系统特点:

1、因锂电池在做破坏性测试时可能会产生大量的烟雾或者燃烧废气,需要考虑到通风环保设施要求;系统所作用的通风设备较复杂,流量较大。通风设备在工作期间可根据实际须要控制使用数量,风机负载随通风设备增减而变化。

2、系统控制采用各实验室布点控制,即利用同系统的各通风设备的电动调风阀或在附近设置信号开关,利用电动调风阀或信号开关输送信号远距离控制风机启停。采用电动调风阀对通风设备进行流量调节。

3、采用在风机入口处加装消声器的方式对通风系统进行噪声处理,对于电机功率小于4KW,A式传动的风机采用橡胶减振,对于电机功率大于4KW,C式传动的风机采用阻尼弹簧减振器减振。

4、因应节能要求及实际需要,对全面排风系统P1及局部排风系统P3、P4、P5、P6系统功率≥4KW的通风系统采用变风量变频控制系统控制。节约电能同时也可大大延长风机使用寿命。

5、因应现代环保要求,根据废气类别对P4、P5、P6系统的排气采用酸雾净化塔、活性炭干附等进行环保治理。

6、实验室的通风换气次数取每小时10~20次。

7、支管内风速取6~12m/s,干管内风速取8~14 m/s。

8、通风设备设计风量:单台1800*800*2350mm排毒柜设计排风量:1400~2100CMH; 单台1500*800*2350mm排毒柜设计排风量:1100~1700CMH; 单台500*500mm原子吸收罩设计排风量:800~1300CMH;单台万向排烟罩设计排风量;180~300CMH。

三、锂电池实验室——内部装饰

1、天花:

(1)实验室、办公室天花采用轻钢龙骨吊600*600mm的铝合金扣板天花。

(2)结合通风和机电要求,实验室天花选用铝合金扣板天花可以大幅度降低通风和机电施工难度和强度,也利于日后的正常维护和检修。

(3)实验室天花采用铝合金扣板天花美观,大方,无污染,还可以搭配其他一体化装修完成整个装修工程。

(4)实验室天花采用铝合金扣板天花可以有效的防霉、防潮。

(5)洁净室采用彩钢板天花板。

2、地面:

(1)实验室地面按照甲方要求保留原有抛光砖地面600*600mm。

(2)抛光砖技术成熟,整洁,美观,灰缝小,易于清洁。

(3)在装修过程中,抛光砖的铺设最适合于办公场所。

(4)抛光砖可承受多人办公场所的磨损,维护后不变色不需打蜡抛光等繁复操作。

(5)洗涤室利用原有地面,节约成本。

(6)优质防滑地砖可以有效杜绝液积留在地板上对实验室工作人员造成的不便。

3、墙体

(1)新砌墙身采用轻质砖砌180mm厚砖墙,双面批荡面贴500*500抛光砖。

(2)采用其他墙体全部贴500*500抛光砖

(3)走廊用12mm厚钢化玻璃做玻璃隔墙,踢脚线材质选用抛光砖。

(4)采用玻璃间隔的设计使得开放式实验成为一种可能。

(5)采用玻璃间隔的设计令人视野开阔,整体实验室洁净、明亮。

4、门窗

(1)实验室统一采用12mm厚钢化玻璃地弹簧门,增加实验室通透性。按照规划设计要求,分为900*2100mm、1200*2100mm、1500*2100 mm三种规格,根据具体情况,洁净室的门为800*2100 mm。

(2)实验室主通道入口用1500*2100mm钢化玻璃双开门,外加电脑磁卡感应门锁(配10张卡)。

四、 实验室注意事项:

实验室设计之初就应该全面性的考虑到被测试锂电池出现爆炸、燃烧、漏液等问题。

1.爆炸前预警:由于电池起火爆炸前会有很大的变化,可以传感器充分检测指标达到爆炸前预警的目的。这些变化包括——温度升高、电流突然增大、泄爆阀打开、有害气体溢出等,其中温度和电流是预警的重要指标,对相同规格的电池具有相似的指标,通过概率分布可形成较好的爆炸预测。

2.爆炸过程控制:电池连锁爆炸是爆炸过程控制的重点,通过切断电流回路、降低爆炸现场温度、阻断燃烧路径、撤离着火源头等方式,其中以切断电流回路和干冰灭火方式最为有效。既能起到控制火情,同时也保留了测试样品。

3.污染物可回收:污染物包括固态污染物和气体污染,通过电池回收罐收集固态污染物回收时,要避免二次危险。有害气体的回收成本非常高昂,可根据实际情况酌情处理。

4.试验室防爆系统:房间内安装2个传感探头。测试单元放置在室外可随时的监测试验室内的气体是否超标。报警系统分2级控制当第1级报警时启动声音报警,此时不切断电路。当浓度继续升高时达到2级报警时报警器自动打开风阀启动抽排风系统并切断实验室电源。防爆室内部采用1.2mm厚的钢板焊接而成,墙体可采用铝塑板或其他材料支撑,整改防爆室具有耐火、防止爆炸物飞出等功能。防爆门采用往里面推开的开门方式,必须具有防止冲击波导致开门的问题,门上配置有防爆玻璃观察窗,并且窗上焊接有铁柱防止玻璃破裂。防爆室上空设置有铁制的通风管道,其作用有二;(1)、当有燃烧、烟雾时,开启风机抽风,(2)、主要用于泄放爆炸时的压力。因此通风管道需要做宽,建议尺寸不小于500mm×600mm×870000mm。

5.每个防爆室配置有防爆灯,视频监控探头。视频监控探头对准被测物位置。每个防爆室的底部设置有设备的连线门洞:100mm×200mm;在高1000mm处也设置有直径500mm的连线门洞,门洞的里面一侧设置有钢铁挡板。防爆室作为样品储存室使用,并配置有小一匹分体式空调作为恒温,外墙配置有直径120mm的排气扇。里面配置有消防烟感探头。

6.充放电区:设置有试验台,台面分有仪器操作位置和样品区,样品区四周及底面采用1.2mm不锈钢板焊接;前面设置有开门;上方开孔,用于泄放用。也可以在上方加装排气管道。样品区的侧面开有直径50mm的孔用于连接线。样品区可放置定做的防爆箱。

7.消防要求:在人员操作区和样品区设置有消防烟感探头。

8.视频监控要求:共用七个视频监控探头,五个用于防爆室,两个用于冲放电区,在防爆室外配置有视频监控显示器,可在测试过程中查看到里面情况,并具有连接内网功能,可便于在办公室查看具体情况。空调恒温功能:在人员操作区采用原来配置有的5匹空调,另外在A防爆室加装小一匹空调用于储存室。

9.实验室噪音:实验室噪声源主要为测试设备、风机等设备运行时产生的噪声,其噪声值约为 50~75dB(A)之间。

10.电气控制柜及电气连线,有永久性的标志,并与图纸相符,同时符合国家有关的标准。设备供电采用三相五线制供电。可靠地保护人身安全。测试系统应增加电源切换开关,能够给各台位提供不同频率的电源(同时包括每台的一路市电供电。试验室有高温保护装置,具有过流、漏电保护、有保险丝。

五、锂电池实验室水电要求:

1.配备电源:3Φ5W 380V,50/60Hz;总功率约130KVA;

2.独立地线:接地电阻≤4Ω;

3.给水:配管连接直径Φ20 水压≥0.15MPa,水质洁净无杂质;

4.排水:配管连接直径Φ100。

六、实验室测量系统精度:

1.所以控制值的准确度应在以下范围内

2.电压:±1.0%;

3.电流:±1.0%;

4.温度: ±2℃;

5.时间:±1.0%;

6.尺寸:±1.0%;

7.容量:±1.0%。

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