摘要：电动汽车动力锂离子电池试验的过程中，实验室的安全防护是不能回避的现实。基于实践和探索，介绍于实验室内相关试验的安全防护和具体措施。

    在对试验过程设计和受试样品的结构原理、承受能力以及可能影响安全的要素进行客观、具体分析基础上，按照《检测实验室安全》的规范和要求，结合实验室的具体条件，采取必要可行的试验防护措施。

1防护的基本内容
    相对于其他类型的动力电池，电动汽车动力锉离子电池由于其电化学特性、结构特点以及应用环境，如在试验过程中不特别注意，更易出现燃烧和爆炸等不安全状态结果。试验过程中，尤其在较高严酷度的试验过程中，实验室的安全防护是不能回避的现实。

    为了便于表述，将防护措施分为试验人员和设备的硬件设施防护（用于因泄漏、破裂、燃烧和爆炸等结果造成的不安全状态的防护），以及以归避状态出现为目的上的软件预警／控制防护措施。对防护的基本设计，应综合考虑两方面情况，且都应适当和有效。此外，从受防护的对象考虑，又可大致分为以下几个方面。

    1）人员的防护在实验室试验过程中，首先应防护的是试验操作人员。试验操作人员同时应该是软防护的设计者和执行人，也是防护第一对象。在试验状态退出的处置和试验衔接的转移等环节中，无法避免地会与样品近距离接触。硬防护用品包括护目镜、面罩、头盔；隔热长手套（阻燃，易脱取）、合适的触及样品和搬运样品的工具（应随手可及）；外套、护裙和适合的鞋、靴等（防燃烧、喷射物和高温粘结，防重物跌落）等；还应针对性设置可视遮蔽屏。通过软硬防护的结合，选择适当的防护用品和方式，可以保证试验操作人员更好地进行试验，且免受伤害。

    2）设备的防护值得注意的是，用软件防护可一定程度上降低危险的发生，但提前退出试验，将造成试验不完整，且影响对试验的判据。可通过加强设备的防护来解决这个问题。对较为贵重的气候环境试验箱和振动试验台，除要有阻燃、防爆隔断防护设施外，还应设置防碎片和粘稠的絮状物的措施。二次仪表应与温度传感器、加速度计等一次仪表保持有效的连结和合适的距离。
    3）受试样品的保护即使是受损的样品也具有保全的价值。电池芯单体样品紧密排列，受试时应防止受到影响和干扰，免受殃及；电池组／系统由于外壳的遮蔽，一方面应及时发现和处置危险状态，防止危险状态的连锁反应；同时如发生状况，应尽可能保全试样，以便分析。
    4）试验数据的保全如发生燃烧或爆炸，温度传感器和加速度计等靠近或附着在样品上的一次仪表可能受到影响或损坏，但稍早变送的信号及记录的数据仍应是有效的。无论样品是否通过试验，这些数据和信息也是极具分析价值的。现场监视影像和拍摄的图片也是重要的数据信息内容，都应注意收集和整理。

    5）试验环境的保护在封闭的试验环境中（如在环境试验箱内）出现可以判据的状态，应中止试验。在取证后（如对烟雾、着火图像的摄取），应有效灭火，并通过箱体的专用排气通道排出废气。没有专用排气通道的试验箱，烟雾气体就必然会进入试验场地。此时，人员首先应有防烟气的呼吸防护用品；场地内应有相应的独立换气排放系统等。通过箱体专用排气通道排出的废气或场地换气排放的气体，应符合实验室所在地规定的排放标准，不应直接排放。

    值得注意的是，当停止试验后，即使电池芯单体样品或电池组／系统内的电池芯单体未发生状况，但其内部的活动和反应实际上尚未停止或平息。应该继续进行温度测量和外观观察，并按标准要求的滞后反应条件退出试验。
    6）废弃物的处置取证后的试验废弃物，应按样品供应商的提示和实验室的有关规范进行无害化处理，或提交专业机构按相关规定和程序合理处置。

2软件预警／控制防护
    通过在线测量和监控采样，分析采集的温度－时间曲线，以了解受试样品在试验中内部状态的基本情况。根据样品的特性进行参数设置和极限设定，可以向试验人员提供样品状态预警，为试验控制和防护提供选择余地。此外，实时采集的图像信息，可对样品发生状态后及时采取有效防护措施提供直接的帮助。

2.1温度
    在讨论了受试的单体电池芯在各阶段的温度及其变化特点。试验中主要对样品中单体电池芯进行温度监测，包括电池组／系统内的单体电池芯。电池芯温度测量的示例，如图1所示。

    由图1可见，传感器被安置在单体电池芯的体或面的几何中心位置。从试验原理上考虑，应该设置在温度最敏感的位置；或者粘结在“最不利”的位置，也就是可采集到最不利参数的位置。

一般可采用热惯量较小、响应时间常数短、低制作成本的热电偶作为温度测量传感器。UL推荐采用线径为0.05～0.21 mm'的热电偶。热电偶应紧贴芯体表面。热电偶可被安置在薄纸片或标签上。二次仪表可用多路数字温度巡检设备进行时间间隔不间断地检测和记录，通过计算机进行整理分析。不仅检测温度的实时状态，还可以进一步给出温度变化率及其变化规律。

    有经验的试验工程师，可以按照受试样品的加载情况，通过温度和温度变化率或温度变化率的变化速率情况，判断样品的实际状态。在此基础上设置状态警示或预警，“闭孔温度”和“破膜温度”就是有意义的参照系。一般对样品状态的警示或预警设置要提前约5K左右。温度变化率和变化速率可以参照为状态警示或预警等级标识。

2.2传感器的布置
    温度测量应该在每个电池芯单体上进行，包括电池组／系统。传感器应该设置在电池芯温度最敏感的位置。即使因电池组／系统的产品集成有所妨碍，也要设法与供应商协商采用适当的方式实现。测量系统未必要求高的精度，但响应要快；巡检的时间间隔应均匀，由此才能得到可信的温升速率参数。包括温度传感器在内的测量系统在试验前应经过校准。

2.3其他参数
   讨论了试验过程中，受试单体电池芯样品的端电压、电流以及由此间接获得的等效内阻等其他参数，可以较为准确地判定受试样品的实际工作状态。甚至通过采样比较，分析出该样品在整个电池组／系统的电池芯单体集合中相对所处的状态地位。这些测量和运算在某些性能检测项目中规定采用。由于数据采集量和处理速度问题，且占用的仪器数量众多，试验准备工作量也较为繁重，是否用于在实验室安全防护上，还要根据实验室的实际情况而定。

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