无风高低温试验箱与传统高低温试验箱的测试对比

东莞卡文迪试验设备针对锂电池行业的研究，与行业客户联合，对锂电池做高低温环境温度模拟配合充放电测试，使用同一生产批次锂离子动力电芯，测试采用了7种方式：改变风向、调整风速、制作容器、电池表面贴板等等，在-20℃条件下进行放电测试，（由于客户不愿公布名称和测试数据，我们只做文字复述，不公布测试图片及测试过程）7项测试方式分析如下：

1、（调整风速）采用上出风下回风结构，通过变频器调节电机转速，降低箱体内循环风的风速；

①风速降低到1m/s后，箱体内的温度均匀指标与波动指标在温度到达设定温度后稳定1个小时，温度波动度满足测试要求，但温度均匀性就差很多只能勉勉强强能够满足测试要求；

②放电过程中，通过日置LR8431-30多路温度测量仪测得上层电池表面温度最高升到2.3℃，下层电池表面温度升到8.7℃

③放在上层的电池放电容量为13023mAH,下层电池放电容量20136mAH;上下层样品试验结果数据相差较大；

测试总结：两块电池测试的温度环境相差1.8℃，表面风速有较大差异，即便是调整风速降低到1m/s，两处的风速差异仍然很大（出风口风速为1m/s时，回风口风速为0.2m/s），因此测试结果出现了比较大的差异。

2、电芯表面夹装两块硅胶板，电芯表面夹装两块铝板测试，与未做过任何改装的电芯对比测试；

测试环境：408升防爆高低温试验箱，温度测量工具为日置LR8431-30多路温度测量仪，风速测量仪器：希玛AR866A手持式风速仪，三种方式同时测试，均放在箱内中间层，并排摆放，箱内温度设定-20℃，温箱指标均匀度在2℃以内，波动度在0.6℃，温度偏差±1℃以内，箱内出风口风速2m/s，回风口风速0.6m/s

测试总结：

①硅胶板：

放电容量为22685nAH,放电率81.20%；

测试过程中，电池表面温度最高达到2.5℃；

硅胶板保温效果好，电芯在-20℃下放电，电芯放电过程中产生热量被硅胶板有效保护，造成电池整体温度升高，放电性能较好。

②铝板：

放电容量为17263nAH，放电率53.62%；

测试过程中，电池表面温度最高为-16.2℃；

铝板导温效果好，与硅胶板完全相反，测试结果相当给电芯加大了散热面积。

3、使用目前主流左吹右回式水平垂直送风高低温试验箱做-20℃充放电测试；

测试环境：408升防爆高低温试验箱，温度测量工具为日置LR8431-30多路温度测量仪，风速测量仪器:希玛AR866A手持式风速仪，箱内温度设定-20℃，温箱指标均匀度在2℃以内，波动度在0.6℃，温度偏差±1℃以内，电芯摆放4个在箱内上层出风口、下层出风口、上层回风口、下层回风口，电芯摆放处风速为箱内上层出风口2.2m/s、下层出风口2.1m/s、上层回风口0.6m/s、下层回风口0.4m/s。

测试总结：

①上层出风口电芯测试过程中，电池表面温度最高为-14.2℃；

②下层出风口电芯测试过程中，电池表面温度最高为-14.9℃；

③上层回风口电芯测试过程中，电池表面温度最高达到-8.3℃

④下层回风口电芯测试过程中，电池表面温度最高达到-7.8℃

4、出风处做风向引导，改变风循环方向测试，避免循环风直吹电芯；

测试环境：408升防爆高低温试验箱把出风口遮挡，把风引导从内箱两侧下到回风口，温度测量工具为日置LR8431-30多路温度测量仪，风速测量仪器:希玛AR866A手持式风速仪，箱内温度设定-20℃，温箱指标均匀度在2℃以内，波动度在0.6℃，温度偏差±1℃以内，电芯摆放在箱内正中间，电芯摆放处风速为0.2m/s

测试总结：

①高温试验，结果温度均匀性可以达到要求；热空气往蔓延上涌基本满足要求；

②低温条件下箱体内部的温度均匀性达不到要求，温度偏差超过2℃；冷空气密度大，自然下落，内箱循环风没有直吹电芯，因此，箱内有风的位置与电芯摆放位置的温度相差较大，电芯摆放处低温始终无法稳定

5、使用东莞卡文迪自主研发的无风高低温试验箱，多个电芯放入多格测试箱内做-20℃充放电测试；

测试环境：无风高低温试验箱，温度测量工具为日置LR8431-30多路温度测量仪，箱内温度设定-20℃，温箱指标均匀度在0.8℃以内，波动度在0.3℃，温度偏差±0.8℃以内，共测试8个电芯，8个电芯各自摆放在单个容器内，电芯摆放处为无风状态。

测试总结：

①高温试验，8个容器内的温度接近一致，电8个电芯测试数据结果几乎一致。

②低温试验，8个容器内的温度接近一致，电8个电芯测试数据结果几乎一致。

在无风环境下，电芯产生的热量被容器内的温度均匀消耗了，几个电芯都是在同一种温度环境，并且没有风循环给每个电芯不一样的风速和受风面，电芯测试结果出奇的接近，是非常理想的测试设备。

6、冷却板夹具测试，将电芯表面用冷却板直接贴合，冷却板内温度控制在-20℃进行循环，并放进高低温试验箱做-20℃温度循环；

测试总结：

测试过程中，电池两个大面完全与冷却板贴为一体；

冷却板制冷效果相当好，在给电芯做温度测试时温度比较稳定，测试结果比加铝板测试结果还要差。

7、将电芯进容器内密封，容器采用1.5mm不锈钢满焊，放进高低温试验箱内；

①用1.5mm304不锈钢做4个四方的盒子，其中一面开口，放进充放电测试线，在盒子内连接好电芯；

②用1.5mm铝板焊接做4个四方的盒子，其中一面开口，放进充放电测试线，在盒子内连接好电芯；

影响测试的因素

电芯完全没有接触到高低温箱内的循环风，通过盒子传导温度到电芯，温度稳定后盒子内的均匀度非常好！完全无风的状态下，让电芯发挥了原有的性能指标。

缺点：盒子装电芯流程繁琐，温度稳定时间长，不锈钢相对铝板温度更慢。

从以上测试中可以看出，多个产品同时放电时放电效率的一致性要求较高，需要解决两个问题：

1、多个电芯放置处的风速要一致；风速一致，风速的大小偏差，直接影响到电芯发热量，目前市面上所有的高低温箱均不符合要求或浪费空间太大。

2、多个电芯放置处的温度要一致；单箱体空间太大，温度均匀度要控制的相当好，风吹得到的地方和风吹不到的地方，尽量不要放电芯，尽量都放在同一水平线的位置。

测试总结：

环境试验箱设计需要考虑的因素比较多，比如：安全、防爆、泄压、排气、制冷控制、循环方式、循环风影响等，因此锂电池的环境试验箱应该是行业专用，以往老式强制空气循环式的环境箱可能要遭到淘汰。

审核编辑：符乾江