两箱式冷热冲击试验箱-测试电池安全保障的利器

2025年07月22日 09:44:52人气：172来源：广东皓天检测仪器有限公司

在电池技术飞速发展的当下，从消费电子领域的小型锂电池，到电动汽车庞大的动力电池组，再到储能电站的大规模电池系统，电池的性能与可靠性成为了关键因素。电池的使用环境复杂多变，温度作为其中影响力的环境因素之一，对电池的性能、寿命和安全性有着深远影响。例如，在寒冷的冬季，电动汽车的续航里程会大幅缩减；而在炎热的夏季，电池过热甚至可能引发安全隐患。两箱式热冲击试验箱作为一种能够精准模拟快速温度变化环境的专业设备，在电池测试领域发挥着举足轻重的作用。通过在短时间内为电池提供剧烈的温度变化，该设备可以有效评估电池在不同温度条件下的性能表现，揭示电池在苛刻温度冲击下的失效模式与潜在风险，为电池的研发、生产、质量控制以及应用提供关键的数据支持与技术保障。

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工作原理

两箱式热冲击试验箱主要由高温箱和低温箱构成。高温箱内配备高效的加热系统，通常采用电加热丝等加热元件，通过精确控制电流大小来实现对箱内温度的快速升高与精准调控，可将温度稳定在较高设定值，如 85℃甚至更高。低温箱则依靠强大的制冷系统，常见的制冷方式包括压缩机制冷，利用制冷剂的物态变化吸收热量，使箱内温度迅速降低至低温设定值，可达 - 40℃或更低。当进行热冲击试验时，电池样品会在高温箱和低温箱之间快速切换。例如，先将电池放置于高温箱中，使其在高温环境下保持一定时间，充分达到热平衡状态；随后，通过快速的机械传输装置，如专门设计的提篮机构，将电池迅速转移至低温箱内，让电池在极短时间内经受低温冲击，如此循环往复，模拟电池在实际使用中可能遭遇的温度急剧变化场景。

相关标准

在电池热冲击试验领域，国际上有多个标准作为指导。例如，IEC 60068 - 2 - 14 标准详细规定了温度冲击试验的方法和要求，包括温度变化范围、转换时间、保持时间以及循环次数等关键参数。对于一些特定类型的电池，如电动汽车用动力电池，ISO 16750 - 4 标准也对其温度冲击试验进行了专门规范，以确保电池在汽车复杂的使用环境下的可靠性和安全性。这些标准为电池热冲击试验提供了统一的规范，使得不同厂家、不同实验室的测试结果具有可比性，推动了电池行业的规范化发展。

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试验流程

样品准备：在进行热冲击试验前，需对电池样品进行严格筛选与预处理。首先，选择具有代表性的电池样品，涵盖不同批次、不同生产工艺以及不同容量规格的电池。对每个电池样品进行详细的初始参数测量，包括开路电压、内阻、容量等，并记录存档。为确保电池处于稳定的工作状态，需对样品进行一定次数的充放电循环，使其内部的电化学体系达到平衡。

试验参数设置：依据电池的应用场景和相关标准要求，精确设置热冲击试验参数。温度范围的选择至关重要，如对于一般的消费类锂电池，可能设置为从 - 20℃到 60℃的温度循环；而对于电动汽车用动力电池，考虑到其可能面临更苛刻的环境温度，温度范围可能扩大至 - 40℃到 85℃。温度转换时间应符合标准规定，通常要求在极短时间内完成，如不超过 30 秒，以模拟真实环境中的快速温度变化。保持时间则需根据电池的热响应特性确定，确保电池在高温和低温环境下能够充分达到热平衡状态，一般为 30 分钟至数小时不等。循环次数也需合理设定，可从几十次到数百次，用于评估电池在长期温度冲击下的性能变化。

试验执行：将准备好的电池样品放置于试验箱的提篮内，并通过固定装置确保电池稳固。启动试验箱，按照预设的参数，样品先进入高温箱，在高温环境下保持设定时间。期间，试验箱的温度控制系统实时监测并调整高温箱内的温度，确保温度稳定在设定值范围内。达到保持时间后，提篮迅速将样品转移至低温箱，电池立即经受低温冲击。在整个试验过程中，利用高精度的数据采集系统，同步监测电池的各项参数，如电压、电流、温度等，并实时记录数据。

数据监测与记录：数据监测与记录贯穿试验全过程。除了监测电池的电性能参数外，还可通过在电池表面或内部布置额外的温度传感器，精确测量电池在温度冲击过程中的温度分布与变化情况。同时，利用压力传感器监测电池内部压力变化，以便及时发现电池可能出现的异常情况，如鼓包、漏液等。数据采集频率需根据电池的响应速度和测试要求进行设置，一般为每秒一次甚至更高，确保能够捕捉到电池在温度冲击瞬间的细微变化。

失效分析：试验结束后，对电池样品进行全面的失效分析。首先，通过外观检查，观察电池是否出现变形、鼓包、漏液、开裂等明显的物理损伤。对于有异常外观变化的电池，进一步采用拆解分析的方法，打开电池外壳，检查内部电极材料、电解液、隔膜等组件的状态，分析可能导致电池失效的原因。同时，结合试验过程中记录的电性能数据，如容量衰减、内阻增大、电压平台变化等，从电化学角度深入剖析电池在温度冲击下的失效机制，为后续电池的改进与优化提供有力依据。

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