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電芯排氣孔裝置檢測

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發(fā)布時間：2025-07-24 20:43:02 更新時間：2025-07-23 20:43:03

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

電芯排氣孔裝置檢測：確保電池安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在鋰離子電池的設(shè)計與制造中，電芯排氣孔（或稱泄壓閥、防爆閥）是一個至關(guān)重要的安全組件。其主要作用是在電芯內(nèi)部因過充、過熱、短路等濫用或故障情況下產(chǎn)生大量氣體導(dǎo)致內(nèi)部壓力急劇升高時，能夠及時、可靠地開啟并釋放壓力，從而防止電芯發(fā)生劇烈爆炸或起火，最大限度地降低安全風(fēng)險。因此，對電芯排氣孔裝置的性能進行嚴(yán)格、全面的檢測，是電池安全質(zhì)量控制中不可或缺的一環(huán)。這些檢測旨在驗證排氣孔能否在設(shè)定的壓力閾值下精準(zhǔn)動作、泄壓是否順暢有效、密封性是否良好以及在極端條件下是否能維持功能，確保其作為“安全最后防線”的可靠性。

核心檢測項目

針對電芯排氣孔裝置的檢測，通常涵蓋以下關(guān)鍵性能指標(biāo)：

開啟壓力/爆破壓力： 這是排氣孔最核心的指標(biāo)，指排氣孔開始動作或膜片發(fā)生破裂時的臨界內(nèi)部壓力值。必須精確測量其是否符合設(shè)計要求。
開啟/爆破一致性： 對同一批次或不同批次的排氣孔樣品進行多次測試，評估其開啟/爆破壓力的離散程度，要求具有高度的一致性。
密封性： 在正常工作壓力范圍內(nèi)（遠低于開啟/爆破壓力），排氣孔必須保持絕對的密封性，不能有任何氣體或電解液泄漏。
泄壓能力與流量： 排氣孔開啟后，評估其在單位時間內(nèi)能夠釋放的氣體量和速度，確保能有效、迅速地降低內(nèi)部壓力。
響應(yīng)時間： 當(dāng)內(nèi)部壓力達到設(shè)定閾值時，排氣孔從開始響應(yīng)到完全開啟所需的時間。
反向密封性與耐壓： 測試排氣孔在外部施加一定壓力（如短時浸水或外部沖擊）時，是否能保持密封不失效或反向破裂。
耐久性與老化測試： 模擬長期使用或極端環(huán)境（如高低溫循環(huán)、濕熱環(huán)境）后，排氣孔的性能（尤其是開啟壓力和密封性）是否退化。
殘留物與污染： 排氣孔動作（爆破型）后，檢查是否有碎片或污染物進入電芯內(nèi)部，可能影響電性能或?qū)е露味搪贰?/li>

主要檢測儀器

實現(xiàn)上述檢測項目需要專業(yè)的儀器設(shè)備：

高精度壓力測試儀/爆破測試儀： 核心設(shè)備，用于精確控制電芯內(nèi)部或模擬腔體內(nèi)的壓力（通常使用惰性氣體如氮氣或壓縮空氣加壓），并實時記錄壓力-時間曲線，精確捕捉開啟/爆破壓力點。這類儀器通常具備高速數(shù)據(jù)采集能力。
壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 高靈敏度、高精度的壓力傳感器是關(guān)鍵，配合高速數(shù)據(jù)采集卡和軟件，用于實時監(jiān)測和記錄壓力變化。
氣密性檢測儀（泄漏測試儀）： 用于檢測排氣孔在工作壓力下的密封性，常用方法有壓降法（測量壓力衰減率）或流量法（測量泄漏流量）。
流量計： 用于測量排氣孔開啟后的氣體泄放流量。
高速攝像機： 用于捕捉排氣孔開啟瞬間的物理形變、膜片破裂過程以及氣體噴射狀態(tài)，輔助分析響應(yīng)時間和泄壓行為。
環(huán)境試驗箱： 用于進行高低溫循環(huán)、恒溫恒濕等老化測試，模擬實際使用環(huán)境。
顯微鏡/電子顯微鏡： 用于檢查排氣孔（尤其是爆破片型）動作后的形態(tài)、殘留物及微觀結(jié)構(gòu)變化。

常用檢測方法

根據(jù)排氣孔類型（如刻痕鋁膜、翻轉(zhuǎn)閥、球閥等）和檢測目標(biāo)，采用不同的方法：

靜態(tài)壓力法（爆破/開啟測試）： 最常用方法。將待測排氣孔（或裝有排氣孔的完整電芯/模擬體）密封在測試腔體內(nèi)，以恒定速率（如kPa/s）或階梯遞增方式向腔體內(nèi)充入氣體增加壓力，同時持續(xù)監(jiān)測內(nèi)部壓力，直至排氣孔開啟或爆破，記錄此時的壓力值。重復(fù)多次進行統(tǒng)計。
壓降法（密封性測試）： 向密封腔體（含待測排氣孔）加壓至設(shè)定的測試壓力（低于開啟壓力），關(guān)閉加壓源，靜置一段時間，監(jiān)測壓力下降的速率或特定時間后的剩余壓力值，計算泄漏率。
流量法（密封性及泄壓能力）： 在密封性測試中，直接使用流量計測量在測試壓力下通過排氣孔的泄漏流量（應(yīng)接近零）。在泄壓能力測試中，排氣孔開啟后，通過流量計測量其排放氣體的流量。
破壞性測試： 主要指爆破測試，屬于一次性測試（膜片破壞）。
非破壞性測試： 主要指密封性測試和部分翻轉(zhuǎn)閥的壓力響應(yīng)測試（測試壓力低于設(shè)計開啟壓力，閥體可恢復(fù)）。
加速老化測試： 將排氣孔樣品置于高溫、高濕或溫濕度循環(huán)環(huán)境中一段時間后，再對其開啟壓力、密封性等進行測試，評估耐久性。

相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)

電芯排氣孔裝置的檢測需遵循國內(nèi)外一系列重要的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保測試的權(quán)威性和結(jié)果的可比性：

國際標(biāo)準(zhǔn)：
- IEC 62133 / IEC 62133-2： 含堿性或非酸性電解液的蓄電池和蓄電池組的安全要求。其中包含對電池安全裝置的測試要求。
- UL 1642： 鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)。對電池的濫用測試（如熱濫用、過充）間接考驗了排氣孔的性能。
- UN 38.3： 聯(lián)合國《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書試驗和標(biāo)準(zhǔn)手冊》中第38.3節(jié)，針對鋰電池運輸安全性的測試要求，振動、沖擊等測試與排氣孔的可靠性相關(guān)。
國家標(biāo)準(zhǔn)/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：
- GB 31241： 便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求（中國國家標(biāo)準(zhǔn)）。明確包含針對電池安全裝置的檢驗。
- GB 38031： 電動汽車用動力蓄電池安全要求（中國國家標(biāo)準(zhǔn)）。對動力電池的安全要求極高，其中包含對泄壓裝置性能的要求和相關(guān)的測試方法指引。
- QC/T 743： 電動汽車用鋰離子蓄電池（中國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。
企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)： 電池制造商和排氣孔供應(yīng)商通常會制定更為嚴(yán)格或特定性更強的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)和測試規(guī)范，以滿足特定產(chǎn)品的安全需求。