Thử nghiệm pin là một phần quan trọng để đảm bảo an toàn và độ tin cậy của pin. Vì bản thân pin có một số rủi ro nhất định (như đoản mạch, rò rỉ, ăn mòn rò rỉ, v.v.), nên quá trình phát hiện cũng ẩn chứa nhiều rủi ro an toàn khác nhau. Trong quá trình kiểm tra, thường cần đến thiết bị phụ trợ cơ học quy mô lớn, hệ thống sạc và xả dòng điện cao và các thí nghiệm mô phỏng trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Việc tiến hành nghiên cứu chuyên sâu là rất đáng giá để đảm bảo an toàn cho phòng thử nghiệm pin và đảm bảo an toàn cá nhân cho nhân viên phòng thí nghiệm và an toàn tài sản của thiết bị.

Phân loại các mục thử nghiệm pin

Phân loại lần đầu

Các mục thử nghiệm pin thường có thể được chia thành bốn loại:

• Kiểm tra ngoại hình;

Kiểm tra ngoại quan bao gồm ngoại quan, cực tính, kích thước và chất lượng, v.v.

• Kiểm tra hiệu suất điện;

Kiểm tra hiệu suất điện bao gồm khả năng xả ở nhiệt độ phòng, khả năng xả ở tốc độ nhiệt độ phòng, khả năng giữ điện tích và phục hồi điện tích, lưu trữ và tuổi thọ chu kỳ, v.v.

• Kiểm tra hiệu suất thích ứng môi trường

Kiểm tra khả năng thích ứng với môi trường bao gồm khả năng xả ở nhiệt độ cao và thấp, mô phỏng độ cao , độ ẩm nhiệt độ không đổi , khả năng chống rung và phun muối , v.v.

• Kiểm tra an toàn

Các thử nghiệm về hiệu suất an toàn bao gồm va đập cơ học, rơi, đâm , nghiền , va chạm, sốc nhiệt , chu kỳ nhiệt độ , cháy bên ngoài , ngâm nước , quá tải, xả quá mức, ngắn mạch bên ngoài và lạm dụng nhiệt , v.v.

Phân loại thứ hai

Các mục kiểm tra trên cũng có thể được chia thành ba loại kiểm tra như sau:

• Kiểm tra sử dụng bình thường

Các thử nghiệm sử dụng thông thường bao gồm mô phỏng độ cao , chu kỳ nhiệt độ , độ rung và sạc tốc độ thấp.

• Các thử nghiệm sử dụng sai có thể dự đoán trước

Các thử nghiệm sử dụng sai có thể lường trước bao gồm đoản mạch bên ngoài, va chạm mạnh , sốc cơ học, rơi, xả cưỡng bức, sạc bất thường, lắp đặt không đúng cách, xả quá mức, sạc quá mức và sạc tốc độ cao.

• Kiểm tra lạm dụng

Hai loại xét nghiệm sau nguy hiểm hơn xét nghiệm thông thường.

Nguy cơ tiềm ẩn của thử nghiệm pin

Khi pin được sử dụng hoặc không được bảo quản đúng cách, có nguy cơ cháy hoặc nổ. Ngoài ra, có một số rủi ro về an toàn khi sử dụng thiết bị thử nghiệm.

Cháy nổ

Cháy nổ pin thường do các yếu tố bên ngoài như kim đâm, đùn, sạc quá mức, nhiệt độ cao và đoản mạch, gây ra đoản mạch bên trong hoặc đoản mạch bên ngoài của pin, gây ra phản ứng hóa học giữa vật liệu điện cực và chất điện phân. Chẳng hạn như sự phân hủy của màng giao diện pha điện phân rắn (SEI), quá trình oxy hóa, khử chất điện phân hữu cơ và sự phân hủy của điện cực dương. Oxy được tạo ra do sự phân hủy của điện cực dương được phản ứng thêm với dung dịch điện phân hữu cơ hoặc tương tự.

Nếu một lượng nhiệt lớn sinh ra từ những phản ứng này không kịp thoát ra môi trường xung quanh thì chắc chắn sẽ dẫn đến hiện tượng mất kiểm soát nhiệt, cuối cùng dẫn đến cháy và nổ pin.

Rò rỉ

Pin chì-axit sử dụng axit sunfuric loãng làm chất điện phân và có tính ăn mòn. Trong quá trình phát hiện, nếu vỏ pin bị vỡ và chất điện phân bị rò rỉ, sẽ gây nguy hiểm lớn hơn cho người và thiết bị.

Pin lithium-ion sử dụng chất điện phân hữu cơ, chẳng hạn như khí thải trong quá trình thử nghiệm an toàn, có mùi khó chịu và chứa các chất độc hại.

Nguy cơ cơ học

Các thử nghiệm như va đập cơ học, va chạm mạnh, rung, va chạm và rơi dễ làm lỏng kẹp, khiến pin văng ra ngoài và gây thương tích cho người. Ngoài ra, bản thân hoạt động của thiết bị cơ học nêu trên cũng có một số nguy hiểm nhất định.

Nguy hiểm điện

Các hạng mục kiểm tra tính chất điện như dung lượng và tuổi thọ chu kỳ yêu cầu thiết bị phải hoạt động liên tục trong thời gian dài và có một số nguy cơ về an toàn. Ngoài ra, trong quá trình kết nối pin, có khả năng pin bị đảo ngược hoặc bị đoản mạch.

Yêu cầu và biện pháp bảo vệ an toàn

Bảo vệ nhân sự

Bảo vệ nhân sự là ưu tiên hàng đầu. Thanh tra viên tiếp xúc trực tiếp với mẫu và thiết bị và là người thực hiện bảo vệ an toàn. Đây cũng là đối tượng của bảo vệ an toàn. Thực hiện mọi biện pháp có thể để đảm bảo an toàn cho nhân sự. Giảm thiểu tiếp xúc và không chạm vào nếu bạn không thể chạm vào.

Cần tăng cường đào tạo nhân sự để nâng cao nhận thức và năng lực an toàn. Cần trang bị đồ bảo hộ. Nghiêm cấm mặc đồ bảo hộ để thực hiện kiểm tra dự án nguy hiểm hoặc có nguy cơ. Khu vực giám sát và khu vực thử nghiệm phải được tách biệt hợp lý, sử dụng thiết bị điều khiển từ xa bất cứ khi nào có thể.

Bảo vệ mẫu

Bảo vệ mẫu chủ yếu là trong quá trình lưu trữ. Giữ môi trường khô ráo, nhiệt độ ổn định và vừa phải. Cách điện các điện cực để tránh đoản mạch ngoài ý muốn. Kiểm tra thường xuyên để phát hiện các mối nguy hiểm tiềm ẩn được loại trừ ngay lập tức. Cần phân loại cách điện đúng cách để tránh ảnh hưởng lẫn nhau.

Bảo vệ thiết bị

Một mặt, đảm bảo rằng thiết bị đang hoạt động bình thường. Mặt khác, cần phải ngăn ngừa các sự kiện bất ngờ ảnh hưởng đến thiết bị. Cần tăng cường kiểm tra và bảo dưỡng. Đối với thiết bị thử nghiệm nạp và xả, cần thường xuyên loại bỏ bụi. Đối với thiết bị cơ học như bàn rung và bàn va đập, cần thường xuyên loại bỏ bụi và bôi trơn. Kiểm tra thường xuyên xem chức năng báo động có bình thường không. Cần lắp đặt thiết bị an toàn như lưới bảo vệ. Đối với thiết bị đã ngừng hoạt động trong thời gian dài, cần phải cắt nước và tắt nguồn.

Bảo vệ môi trường

Trong trường hợp có tình trạng bất thường trong môi trường thử nghiệm khép kín (ví dụ: buồng thử nghiệm môi trường), thì phải dừng thử nghiệm. Sau khi có bằng chứng (chẳng hạn như chụp ảnh khói và lửa), thì phải dập tắt và xả khói hiệu quả thông qua đường thoát khí chuyên dụng của bể. Phòng thử nghiệm phải được lắp đặt hệ thống khói, được trang bị các phương tiện chữa cháy như bình chữa cháy, hộp cát và vòi chữa cháy. Các pin đã loại bỏ sau khi thu thập bằng chứng phải được xử lý theo cách vô hại theo hướng dẫn của nhà cung cấp mẫu và các thông số kỹ thuật có liên quan của phòng thí nghiệm hoặc được chuyển đến một tổ chức chuyên nghiệp để xử lý hợp lý theo các quy định và thủ tục có liên quan.

Tóm tắt

Bảo vệ an ninh của phòng thí nghiệm có thể bắt đầu từ cả cơ sở quản lý và phần cứng. Với sự phát triển liên tục của công nghệ phát hiện pin, sự cải thiện liên tục của các quy định quản lý phòng thí nghiệm và sự cải thiện liên tục về tính an toàn của chính pin, hệ số an toàn của phòng thí nghiệm kiểm tra pin sẽ tiếp tục tăng.

An toàn của các cơ sở phần cứng thiết bị kiểm tra pin là ưu tiên hàng đầu của an toàn phòng thí nghiệm. Buồng thử nghiệm môi trường và thiết bị kiểm tra pin của chúng tôi được trang bị các cơ sở an toàn tốt. Ví dụ: Thiết bị giảm áp chống nổ tự động, xích chống nổ, thiết bị báo động đèn ba màu, điều khiển từ xa, thiết bị xả khói, thiết bị chữa cháy, v.v.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, chúng tôi là nhà sản xuất thiết bị kiểm tra pin và buồng thử nghiệm môi trường với hơn 154 năm kinh nghiệm sản xuất và R&D. Nếu bạn cần thiết bị kiểm tra pin hoặc buồng thử nghiệm môi trường, vui lòng liên hệ với chúng tôi!

Môi trường áp suất khí quyển thấp

Không khí có một trọng lượng nhất định để tạo thành áp suất khí quyển do lực hấp dẫn của Trái Đất. Khi độ cao tăng lên, không khí dần trở nên loãng hơn và áp suất khí quyển giảm dần. Theo phép đo thực tế, trong phạm vi 3000km so với mực nước biển, áp suất không khí giảm 100Pa cho mỗi 10 mét độ cao. Áp suất khí quyển ở độ cao khoảng 31km là 1/100 giá trị áp suất khí quyển tiêu chuẩn ở mực nước biển.

Ngoài độ cao, áp suất khí quyển còn liên quan đến sự thay đổi của thời tiết. Đồng thời, áp suất không khí nắng là áp suất không khí mây cao. Ngoài ra, áp suất mùa đông cao hơn áp suất mùa hè.

Ở Trung Quốc, khoảng 50% diện tích bề mặt Trái Đất nằm ở độ cao 1000m so với mực nước biển và khoảng 25% nằm ở độ cao hơn 2000m so với mực nước biển. Do đó, thiết bị được lưu trữ, vận chuyển và sử dụng trên không trung ở độ cao trên mực nước biển và trên không trung chắc chắn sẽ gặp phải môi trường áp suất thấp và phải chịu môi trường áp suất khí quyển thấp. Đối với các sản phẩm hàng không vũ trụ, độ cao bay tối đa của máy bay là vài km. Trong trường hợp bình thường, máy bay thường phải bay gần 10.000 mét và hơn 10.000 mét, lên đến 30km. Do đó, thiết bị trên không sẽ phải chịu áp suất thấp nghiêm trọng hơn so với thiết bị ở độ cao lớn.

Bài kiểm tra mô phỏng độ cao là gì?

Thử nghiệm mô phỏng độ cao là đưa mẫu thử vào buồng thử độ cao , sau đó giảm áp suất không khí trong buồng thử độ cao xuống giá trị do các tiêu chuẩn có liên quan quy định và duy trì thử nghiệm trong thời gian quy định. Mục đích chính của nó là hàng không, vũ trụ, thông tin, điện tử và các lĩnh vực khác, để xác định khả năng thích ứng với môi trường và thử nghiệm độ tin cậy của thiết bị đo lường, sản phẩm điện, vật liệu, bộ phận và thiết bị dưới áp suất thấp, nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp tác động đơn lẻ hoặc đồng thời.

Ảnh hưởng của áp suất khí quyển thấp Môi trường lên sản phẩm

Tác động của môi trường áp suất khí quyển thấp lên sản phẩm là đa dạng. Bao gồm:

• Hiệu ứng cơ học trực tiếp của chênh lệch áp suất gây ra bởi sự giảm áp suất không khí.
• Ảnh hưởng của việc giảm mật độ không khí đến khả năng tản nhiệt và lực đẩy của thiết bị điện và hiệu suất điện của thiết bị điện.
• Sự chênh lệch áp suất dẫn đến những tác động bổ sung sau khi phớt bị hỏng và những tác động có hại đến các vật liệu dễ bay hơi.

(1) Phá hủy trực tiếp các sản phẩm niêm phong vỏ

Dưới tác động của áp suất thấp, sản phẩm bịt ​​kín vỏ bịt kín trực tiếp gây ra hư hỏng vỏ do chênh lệch áp suất quá mức giữa bên trong và bên ngoài. Ngoài ra, sự hiện diện của chênh lệch áp suất cũng dẫn đến hư hỏng phớt.

(2) Giảm hiệu suất điện

Không khí là môi trường cách điện tốt trong điều kiện khí quyển bình thường. Nhiều sản phẩm điện sử dụng không khí làm môi trường cách điện. Khi các sản phẩm này được sử dụng ở những vùng cao hoặc như thiết bị trên không, hiện tượng phóng điện cục bộ thường xảy ra gần các điện cực có cường độ điện trường mạnh hơn do áp suất khí quyển thấp hơn. Nghiêm trọng hơn, đôi khi xảy ra sự cố rò rỉ không khí. Điều này có nghĩa là hoạt động bình thường của thiết bị bị phá hủy. Do đó, môi trường áp suất thấp cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất điện của các sản phẩm điện và điện tử. Đặc biệt trong trường hợp không khí làm môi trường cách điện, tác động của áp suất không khí thấp sẽ rõ rệt hơn.

(3) Sản phẩm tản nhiệt làm nóng

Sản phẩm tản nhiệt là mẫu thử có sự chênh lệch giữa nhiệt độ bề mặt nóng nhất và nhiệt độ môi trường lớn hơn 5 °C sau khi nhiệt độ của mẫu thử ổn định trong điều kiện không khí và áp suất khí quyển quy định.

Hầu hết các sản phẩm điện và điện tử là các sản phẩm tản nhiệt như động cơ, máy biến áp, v.v. Các sản phẩm này tiêu thụ một phần năng lượng điện đang sử dụng, khiến chúng trở thành năng lượng nhiệt và nhiệt độ của sản phẩm tăng lên. Nhiệt độ của sản phẩm tản nhiệt tăng khi độ cao của áp phích tăng (áp suất khí quyển giảm). Nhiệt độ tăng gần như tuyến tính với độ cao và độ dốc của nó được xác định bởi cấu trúc riêng, tản nhiệt và nhiệt độ môi trường xung quanh.

(4) Dẫn đến mất các chất lây nhiễm

Áp suất giảm làm giảm nhiệt độ sôi của chất lỏng. Đối với chất lỏng có áp suất hơi bão hòa cao ở điều kiện khí quyển bình thường ở mực nước biển, áp suất thấp khiến chất lỏng bốc hơi và thậm chí sôi.

Áp suất giảm sẽ đẩy nhanh quá trình bay hơi của dầu bôi trơn hoặc mỡ, gây ra ma sát tăng lên của các bộ phận chuyển động của sản phẩm. Kết quả là, quá trình mài mòn bề mặt của các bộ phận chuyển động được đẩy nhanh. Chất hóa dẻo trong vật liệu hữu cơ cũng đẩy nhanh quá trình bay hơi do áp suất khí quyển thấp. Sự bay hơi của chất hóa dẻo khiến vật liệu hữu cơ bị lão hóa và thay đổi các đặc tính cơ học hoặc điện của nó. Ngoài ra, sự bay hơi của các chất dễ bay hơi cũng có thể làm ô nhiễm sản phẩm và các vật thể xung quanh, dẫn đến ô nhiễm sản phẩm hoặc vật thể hoặc thậm chí là hư hỏng do ăn mòn.

Bản tóm tắt

Dựa trên tác động của môi trường áp suất khí quyển thấp nêu trên lên thiết bị, các tác động điển hình của môi trường áp suất khí quyển thấp được tạo ra như sau:

1. Rò rỉ khí hoặc chất lỏng bên trong vỏ kín;
2. Thùng chứa kín bị biến dạng, vỡ hoặc nổ;
3. Tính chất vật lý và hóa học của vật liệu có mật độ thấp thay đổi;
4. Phóng điện hồ quang hoặc corona ở áp suất thấp gây ra sự cố hoặc trục trặc thiết bị;
5. Hiệu suất truyền nhiệt giảm ở áp suất thấp khiến thiết bị quá nhiệt;
6. Sự bay hơi của dầu bôi trơn;
7. Quá trình khởi động và đốt cháy động cơ không ổn định và lực đẩy hoặc lực kéo bị giảm;
8. Hỏng phớt kín, v.v.

Do đó, việc tiến hành thử nghiệm mô phỏng độ cao trên sản phẩm là rất quan trọng. Buồng thử nghiệm mô phỏng độ cao của chúng tôi đáp ứng các Tiêu chuẩn sau:

• IEC62133-2017
• UL1642
•  UN38.3

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, chúng tôi là nhà sản xuất buồng thử nghiệm môi trường và thiết bị thử nghiệm pin với 14 năm kinh nghiệm sản xuất và R&D. Nếu bạn cần buồng thử nghiệm môi trường hoặc thiết bị thử nghiệm pin, vui lòng liên hệ với chúng tôi!

Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, không gian mà con người có thể đi lại ngày càng rộng lớn. Từ vùng nhiệt đới đến vùng băng giá, từ đồng bằng đến cao nguyên, từ đại dương đến không gian, v.v., điều này làm cho môi trường gặp phải trong quá trình lưu trữ, vận chuyển và sử dụng các sản phẩm khác nhau ngày càng phức tạp.

Để đảm bảo sản phẩm có thể thích ứng với những môi trường phức tạp và khắc nghiệt này, sản phẩm từ quá trình phát triển cần phải xem xét tương lai của nó có thể gặp phải các điều kiện môi trường. Nhiều biện pháp khác nhau được thực hiện trong quá trình lựa chọn thành phần, thiết kế kết cấu, sản xuất và lắp ráp sản phẩm, để có thể thích ứng với các yêu cầu của môi trường. Kiểm tra môi trường là hoạt động để xác minh rằng sản phẩm có khả năng duy trì độ tin cậy về mặt chức năng trong môi trường làm việc dự kiến.

Tầm quan trọng của thử nghiệm môi trường

Kiểm tra môi trường thực chất là việc đưa sản phẩm ra môi trường tự nhiên hoặc môi trường mô phỏng nhân tạo để đánh giá hiệu suất trong điều kiện lưu trữ, vận chuyển và sử dụng mà chúng thực sự có thể gặp phải. Tính phù hợp và khả năng chịu đựng của sản phẩm trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau có thể được quan sát bằng cách sử dụng buồng thử nghiệm môi trường. Nó có thể loại bỏ các lỗi sớm, phơi bày hoàn toàn các khiếm khuyết tiềm ẩn của sản phẩm và cung cấp thông tin để cải tiến và bảo trì sản phẩm. Cung cấp dữ liệu xác thực và thông tin hợp lệ để phân tích lỗi. Liên tục cải thiện chất lượng sản phẩm trong chu kỳ khám phá → phân tích → hiệu chỉnh.

Tác động của thử nghiệm môi trường lên sản phẩm

Nhìn chung, thử nghiệm môi trường là thử nghiệm kết hợp bao gồm một hoặc hai bộ mục thử nghiệm khác nhau. Thử nghiệm kết hợp này chủ yếu bao gồm một loạt các mục thử nghiệm yếu tố đơn mô phỏng một tác động môi trường duy nhất. Tác động của mỗi thử nghiệm yếu tố đơn mô phỏng một tác động môi trường duy nhất lên sản phẩm thường có tác động đến thử nghiệm môi trường tiếp theo.

Nếu không xem xét đến sự tương tác và ràng buộc giữa các dự án thử nghiệm môi trường, việc triển khai dự án thử nghiệm tùy tiện sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy và khả năng so sánh của kết quả thử nghiệm môi trường. Do đó, để có thể sắp xếp trình tự thử nghiệm môi trường hợp lý hơn, chúng ta phải hiểu sâu hơn về tác động của các yếu tố môi trường đơn lẻ khác nhau đối với sản phẩm.

Sắp xếp tuần tự các thử nghiệm môi trường

Kiểm tra môi trường

1. Thử nghiệm áp suất thấp ít gây hại cho sản phẩm hơn. Trình tự các thí nghiệm thường là đầu tiên. Nếu các thử nghiệm khác ( thử nghiệm nhiệt độ cao và thấp , thử nghiệm cơ học và thử nghiệm bức xạ mặt trời) có tác động lớn đến hiệu ứng áp suất thấp của mẫu. Các thử nghiệm này nên được lên lịch trước thử nghiệm áp suất thấp.
2. Các thử nghiệm nhiệt độ thấp thường không gây ra thiệt hại vĩnh viễn cho mẫu. Điều này thường được lên lịch sớm trong quá trình thử nghiệm. Thử nghiệm nhiệt độ thấp sẽ có tác động lớn đến kết quả thử nghiệm áp suất thấp của lớp niêm phong.
3. Kiểm tra nhiệt độ cao thường được thực hiện sớm trong quá trình kiểm tra. Kiểm tra nhiệt độ cao sẽ giúp tăng cường đáng kể kiểm tra áp suất thấp của phớt và thiệt hại gây ra khiến thiết bị nhạy cảm hơn với rung động. Đồng thời, kiểm tra nhiệt độ cao sẽ làm suy yếu vĩnh viễn khả năng chống rung và va đập của thiết bị.
4. Các thử nghiệm sốc nhiệt độ thường được thực hiện sau các thử nghiệm nhiệt độ cao và thấp.
5. Thử nghiệm nhiệt độ độ ẩm có khả năng gây hại cho mẫu. Để đánh giá xem vật liệu chống ẩm sau khi thử nghiệm nhiệt độ và độ rung có đáp ứng các yêu cầu mong đợi hay không. Thử nghiệm nhiệt độ độ ẩm thường được lên lịch sau các thử nghiệm nhiệt độ và độ rung. Thử nghiệm nhiệt ẩm không nên sử dụng cùng một mẫu với thử nghiệm phun muối và thử nghiệm nấm mốc. Nếu phải sử dụng một mẫu cho 3 thử nghiệm trên. Thử nghiệm nên được tiến hành theo thứ tự tăng cường phá hủy nhiệt độ và độ ẩm, nấm mốc và phun muối.

Kiểm tra cơ học

1. Có thể tiến hành thử nghiệm rung bất kỳ lúc nào trong quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, nếu muốn đánh giá ảnh hưởng của sự tích tụ ứng suất do rung động, trước tiên phải tiến hành thử nghiệm rung động.
2. Thử nghiệm va đập được sắp xếp trước thử nghiệm khí hậu. Việc sắp xếp trình tự thử nghiệm này có lợi cho mẫu. Ngược lại, nó có thể thể hiện rõ hơn các khuyết tật thời tiết nhạy cảm của mẫu.

Phần kết luận

Việc lựa chọn thử nghiệm môi trường và trình tự của nó là một vấn đề phức tạp và toàn diện. Không sắp xếp hợp lý trình tự thử nghiệm sẽ dẫn đến kết quả thử nghiệm không đúng sự thật. Ngoài ra, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy và khả năng so sánh của kết quả thử nghiệm môi trường.