新能源动力电池检测实验室建设规划要求
前⾔：
近年来，随着新能源政策的利好和社会资本的涌⼊，新能源⾏业特别是动⼒电池制造企业如⾬后春笋般不断⽣长。怎么建设和规划好⼀个全新的新能源锂电池检测实验室是许多新能源制造关联企业的痛点。新能源锂电池实验室不同于其他家⽤电器、灯具照明或汽车电⼦产品实验，由于锂电池在试验过程存在的不确定性和危险性，锂电池可能会产⽣有毒有害废⽓、冒烟、明⽕、甚⾄出现爆炸、溶液飞溅等情况，这些问题可能导致环境空⽓污染、设备损坏、实验⼈员受伤，甚⾄对⼈⾝财产造成巨⼤损失。因此，⽆论锂电池试验室规模⼤⼩，都有必要在新能源电池实验室的场地建设，设备购置，以及⽇常的运营成本给予充分的重视和了解。DELTA德尔塔仪器专注于新能源电池实验室的规划、建设和相关检测设备的研发、设计和制造，我们深深体会到试验室的筹建费⽤和运营费⽤之⾼昂，我们也⼀直在为⽤户思考研究电池实验室场地建设、整体布局设计、降低试验运营成本和管理成本的办法。
⼀、锂电池实验室设计依据：
1、依据标准规范：满⾜GB/T 32146.2-2015《检验检测实验室设计与建设技术要求第2部分:电⽓实验室》标准规范要求设计。
实验室主要⽤于锂电池强制性安全检查试验，提供稳定可靠的环境条件。为了评估电池在存储、运输、误⽤和滥⽤等情况下，是否会引发过热、明⽕、爆炸、有害⽓体溢出、⼈员安全等情况，由此应运⽽⽣的电池安全检测标准有：国际标准（IEC 62660、IEC62133）、欧盟标准（EN62133、EN60086）、中国标准（GB31241-2014）、美国标准（SAE UL)、⽇本标准（JIS），针对新能源锂电池应⽤较为⼴泛的标准是UN 38.3、GB/T31467.3-2015、GB/T 31485-2015、SAND 2005-3123、UL1642、UL2054、UL2580、JIS C 8711、JIS C8714、JIS C 87115、ISO 16750、ISO 12405、SAE J2464。电池标准针对的检测项⽬，⼤体可分为电性能适应性、机械适应性和环境适应性测试三⼤类的检测。
1）电性能适应性：包括电池⼯况容量、各种倍率的充放电性能、过充性能、过放性能、短路性能、绝缘性能、⾃放电特性、电性能寿命等。其中过充、过放、短路的实验过程风险较⼤，可能会存在明⽕爆炸等剧烈现场。
2）机械适应性：加速度冲击、机械振动、模拟碰撞冲击、重物冲击、⾃由跌落、电池包翻转、洗涤试验、挤压和钢针穿刺等。其中钢针针刺和挤压的实验过程风险较⼤，可能会存在明⽕爆炸等剧烈现场。
3）环境适应性：热滥⽤（热冲击）、温湿度循环、⾼低温循环、冷热冲击、温度骤变、真空负压测试、盐雾试验、浸⽔试验、海⽔浸泡和明⽕焚烧等。其中明⽕焚烧实验过程风险较⼤，可能会存在爆炸的情况。
2、实验室设备布局：
在实验室建设初期规划实验室，既可以降低实验操作风险，同时也能系统的形成检测能⼒，通常具有完整测试能⼒的电池检测实验室，可规划成如下功能分区：
1)电性能检测区，此区域主要涉及的仪器是充放电机柜、内阻测试仪、绝缘强度测试仪、绝缘电阻测试仪、数据采集设备等，由于电池的实测容量与测试温度有关，因此应对此区域的温度、湿度进⾏控制。
2)机械性能测试区，此区域主要涉及的仪器包括充放电机柜、振动试验台、冲击碰撞试验台、翻转试验台、三综合实验台，由于设备质量重、体积⼤、噪⾳⼤，且部分检测设备需要下挖，因此此区域多放置在⼀楼，做好隔⾳和隔震措施。
3)环境测试区，此区域主要完成温度、湿度、⽼化、热分析等实验，涉及的仪器包括充放电机柜、⾼低温箱、负压箱、温湿度实验箱、热分析仪、数据采集设备等，此区域需要24h连续长时间⼯作，因此容易出现⿇痹⼤意导致安全事故。
4)辅助功能区，可根据实际需要进⾏配置，包括样品室（放置测试前后的电池样品）、库房（放置闲置线缆、⼯具等）、办公室、会议室、休息区等。样品室存放电池样品，需要频繁检查电池状态。
5)电池安全测试区，此区域开展的测试均带有危险性，包括样品不成熟导致的风险以及测试本⾝的风险，包括的测试项⽬：跌落、针刺、挤压、燃烧、过充、过放、短路、浸⽔、海⽔浸泡、⾼温充放电等项⽬，涉及的设备包括充放电机柜、跌落试验台、针刺试验机、挤压试验机、燃烧试验机、短路试验机、浸泡设备、⾼温箱等。由于此区域着⽕爆炸概率较⾼，因此需要建设⾏之有效的尾⽓排放和处理措施，以避免对环境的影响。
注意：GB/T 31467.3-2015（电动汽车⽤锂离⼦动⼒蓄电池包和系统第3部分安全性要求与测试⽅法）以及GB/T 31485-2015（电动汽车⽤动⼒蓄电池安全要求及试验⽅法）标准部分试验项⽬适⽤。
⼆、锂电池实验室测试程序：
1. 电池材料检测
电池材料的测试主要为材料的组成、结构、性能测试，所有测试过程都不涉及任何化学处理步骤，均属于仪器分析，测试的全过程不产⽣对环境有害的物质。最终产⽣的废弃样品及未测试的多余样品均交还送检单位。
⼯艺流程简述：称取电池材料—电池材料制样—上机分析—结果输出。
2、电池单体常规测试、电性能、安全性能和失效性能、可靠性检测
电池单体常规测试包括外观、极性、尺⼨和质量，涉及到⽬检、电压表检测、量具和衡器检测⼿段，四种测试项⽬都不涉及任何化学处理步骤，均不产⽣任何环境有害物质。电池单体电性能测试包括放电容量、倍率、循环寿命，涉及到的设备有电池充放电性能测试仪和电池模块充放电性能测试仪，以上两种设备基于电化学原理进⾏检测，都不涉及任何化学处理步骤，测试过程中不产⽣任何环境有害物质。
电池单体安全性能测试包括过充、过放、短路、跌落、⾼低温、针刺、挤压多项，涉及到针刺机、挤压机、跌落台、⾼低温箱和过充过放专⽤设备，所有的测试项⽬都在专⽤测试设备内执⾏，同时操作⼈员按照国标要求配备有严格的防护措施，测试过程都不涉及任何化学处理步骤。测试结束后产⽣的失效电池交由送检单位回收处理，对环境不产⽣影响。电池单体可靠性测试主要包括循环寿命、不同倍率放电特性、不同温度放电特性、充电特性、⾃放电特性、不同温度⾃放电特性、存贮特性、过放电特性、不同温度内阻特性、⾼温测试、温度循环测试、跌落测试、振动测试、容量分布测试等，以上测试涉及到的设备主要为电性能测试仪和部分安全性测试设备，电化学性能测试设备基于电化学原理对电池进⾏电性能检测，测试过程都不涉及任何化学处理步骤，不产⽣化学反应，不产⽣对环境有害的物质。
电池单体失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展，检测过程都不涉及任何化学处理步骤，不产⽣化学反应。对环境不造成污染。
⼯艺流程简述：电池单体试样遴选—电池试样连接检测设备—设备⾃动检测—数据输出。
3. 电池模块常规测试、电性能、安全性能和失效性能、可靠性检测
电池模块常规测试包括外观、极性、尺⼨和质量，涉及到⽬检、电压表检测、量具和衡器检测⼿段，四种测试项⽬都不涉及任何化学处理步骤，均不产⽣任何环境有害物质。电池模块电性能测试包括放电容量、倍率、循环寿命，涉及到的设备有电池充放电性能测试仪和电池模块充放电性能测试仪，以上两种设备基于电化学原理进⾏检测，都不涉及任何化学处理步骤，测试过程中不产⽣任何环境有害物质。
电池模块安全性能测试包括过充、过放、短路、跌落、⾼低温、针刺、挤压多项，涉及到针刺机、挤压机、跌落台、⾼低温箱和过充过放专⽤设备，所有的测试项⽬都在专⽤测试设备内执⾏，同时操作⼈员按照国标要求配备有严格的防护措施，测试过程都不涉及任何化学处理步骤。测试结束后产⽣的失效电池模块交由送检单位回收处理，对环境不产⽣影响。电池模块可靠性测试主要包括循环寿命、不同倍率放电特性、不同温度放电特性、充电特性、⾃放电特性、不同温度⾃放电特性、存贮特性、过放电特性、不同温度内阻特性、⾼温测试、温度循环测试、跌落测试、振动测试、容量分布测试等，以上测试涉及到的设备主要为电性能测试仪和部分安全性测试设备，电化学性能测试设备基于电化学原理对电池进⾏电性能检测，测试过程都不涉及任何化学处理步骤，不产⽣化学反应，不产⽣对环境有害的物质。
电池模块失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展，检测过程
电池模块失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展，检测过程都不涉及任何化学处理步骤，不产⽣化学反应。对环境不造成污染。
⼯艺流程简述：电池模块试样遴选—电池模块试样连接检测设备—设备⾃动检测—数据输出。
4. 电池系统常规性能、电性能、安全性能和失效性能检测、可靠性检测
电池系统常规测试包括外观、极性、尺⼨和质量，涉及到⽬检、电压表检测、量具和衡器检测⼿段，四种测试项⽬都不涉及任何化学处理步骤，均不产⽣任何环境有害物质。电池系统电性能测试包括放电容量、倍率、循环寿命，涉及到的设备有电池充放电性能测试仪和电池模块充放电性能测试仪，以上两种设备基于电化学原理进⾏检测，都不涉及任何化学处理步骤，测试过程中不产⽣任何环境有害物质。
电池系统安全性能测试包括过充、过放、短路、跌落、⾼低温、针刺、挤压多项，涉及到针刺机、挤压机、跌落台、⾼低温箱和过充过放专⽤设备，所有的测试项⽬都在专⽤测试设备内执⾏，同时操作⼈员按照国标要求配备有严格的防护措施，测试过程都不涉及任何化学处理步骤。测试结束后产⽣的失效电池系统交由送检单位回收处理，对环境不产⽣影响。电池系统可靠性测试主要包括循环寿命、不同倍率放电特性、不同温度放电特性、充电特性、⾃放电特性、不同温度⾃放电特性、存贮特性、过放电特性、不同温度内阻特性、⾼温测试、温度循环测试、跌落测试、振动测试、容量分布测试等，以上测试涉及到的设备主要为电性能测试仪和部分安全性测试设备，电化学性能测试设备基于电化学原理对电池进⾏电性能检测，测试过程都不涉及任何化学处理步骤，不产⽣化学反应，不产⽣对环境有害的物质。
电池系统失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展，检测过程都不涉及任何化学处理步骤，不产⽣化学反应。对环境不造成污染。
⼯艺流程简述：电池系统试样遴选—电池系统试样连接检测设备—设备⾃动检测—数据输出。
5、由于新能源锂电池能量⾼度集中，且密集安装，因此即便是正常的试验测试（如各种充放电性能、⾼空模拟），也可能因误操作导致危险，下⾯列举新能源锂电池存在的潜在风险：
1）着⽕、燃烧、爆炸
磷酸铁锂电池在电解液中添加过充添加剂⾮⽔有机体系的电解液具有低燃点的易燃性质，它在温度升⾼的密闭电池体系内极易和充放电过程中⾮常活跃的电极材料发⽣⼀连串催化放热反应，从⽽引起热失控。同时电解液和电极材料之间的副反应伴有⽓体产⽣，当电池内压⼒达到设定的阀值，泄爆阀开启，并伴随⽓体泄放。如果电池内部集聚温度过⾼，与空⽓种的氧⽓的接触的情况下引起有机电解液的燃烧，最终导致电池的爆炸。
空⽓种的氧⽓的接触的情况下引起有机电解液的燃烧，最终导致电池的爆炸。
电池检测中的各种滥⽤实验的实质，是通过各种⼿段使电池发⽣外部短路或内部短路，引起正负材料和电解液的直接反应，电池温度急剧升⾼。电池的散热性和压⼒的释放能量决定了电池着⽕、燃烧或爆炸。对实验现场的着⽕、燃烧、爆炸的防护，重点是保证试验现场压⼒要有⾜够的释放空间，防⽌燃烧扩展和压⼒的突然释放，可采取加固防爆壳体、快速压⼒泄放、通过多传感器融合技术进⾏预警检测，以实现不爆炸货弱能量的反应。
2）有毒⽓体的排放
由于电解液含有有机溶剂，在安全检测过程中，电解液的⾼温⽓化导致有毒⽓体的排放，通常有毒⽓体是通过电池泄爆阀打开后溢出，其⽓味刺激。当被测样品是⼤功率的新能源电池时，有毒⽓体的含量较多，且成分更为复杂，其排放问题更要注意，UL 2580规定了有毒⽓体释放量的检测要求。有毒⽓体的排放的防护重点，是加装有害⽓体检测传感器监测有害⽓体含量，加装抽风装置或⽆害化处理装置将有毒⽓体抽离实验室，避免操作⼈员与有害⽓体的接触。
3）漏液的污染性
电池在检测过程中容易出现漏液，漏液会腐蚀设备和测试台的外表⾯。应加倍关注富液设计电池的这种危害。因此⽆论是在有意破坏的漏液，或是实验过程意外泄露，都应该关注⼈员防护、设备防护和测试环境防护。其防护重点是通过严格操作流程管理和规范，将漏液的腐蚀侵害降⾄最低。
三、锂电池实验室通风系统特点：
1、因锂电池在做破坏性测试时可能会产⽣⼤量的烟雾或者燃烧废⽓，需要考虑到通风环保设施要求；系统所作⽤的通风设备较复杂，流量较⼤。通风设备在⼯作期间可根据实际须要控制使⽤数量，风机负载随通风设备增减⽽变化。
2、系统控制采⽤各实验室布点控制，即利⽤同系统的各通风设备的电动调风阀或在附近设置信号开关，利⽤电动调风阀或信号开关输送信号远距离控制风机启停。采⽤电动调风阀对通风设备进⾏流量调节。
3、采⽤在风机⼊⼝处加装消声器的⽅式对通风系统进⾏噪声处理，对于电机功率⼩于4KW，A式传动的风机采⽤橡胶减振，对于电机功率⼤于4KW，C式传动的风机采⽤阻尼弹簧减振器减振。
4、因应节能要求及实际需要，对全⾯排风系统P1及局部排风系统P3、P4、P
5、P6系统功率≥4KW的通风系统采⽤变风量变频控制系统控制。节约电能同时也可⼤⼤延长风机使⽤寿命。
5、因应现代环保要求，根据废⽓类别对P4、P5、P6系统的排⽓采⽤酸雾净化塔、活性炭⼲附等进⾏环保治理。
6、实验室的通风换⽓次数取每⼩时10～20次。
7、⽀管内风速取6～12m/s，⼲管内风速取8～14 m/s。
8、通风设备设计风量：单台1800*800*2350mm排毒柜设计排风量：1400～2100CMH；单台1500*800*2350mm排毒柜设计排风量：1100～1700CMH；单台500*500mm原⼦吸收罩设计排风量：800～1300CMH；单台万向排烟罩设计排风量；180～300CMH。
四、锂电池实验室装修装饰
1、天花：
（1）实验室、办公室天花采⽤轻钢龙⾻吊600*600mm的铝合⾦扣板天花。
（2）结合通风和机电要求，实验室天花选⽤铝合⾦扣板天花可以⼤幅度降低通风和机电施⼯难度和强度，也利于⽇后的正常维护和检修。
（3）实验室天花采⽤铝合⾦扣板天花美观，⼤⽅，⽆污染，还可以搭配其他⼀体化装修完成整个装修⼯程。
（4）实验室天花采⽤铝合⾦扣板天花可以有效的防霉、防潮。
（5）洁净室采⽤彩钢板天花板。
2、地⾯：
（1）实验室地⾯按照甲⽅要求保留原有抛光砖地⾯600*600mm。
（2）抛光砖技术成熟，整洁，美观，灰缝⼩，易于清洁。
（3）在装修过程中，抛光砖的铺设最适合于办公场所。
（4）抛光砖可承受多⼈办公场所的磨损，维护后不变⾊不需打蜡抛光等繁复操作。
（5）洗涤室利⽤原有地⾯，节约成本。
（6）优质防滑地砖可以有效杜绝液积留在地板上对实验室⼯作⼈员造成的不便。
3、墙体
（1）新砌墙⾝采⽤轻质砖砌180mm厚砖墙，双⾯批荡⾯贴500*500抛光砖。
（2）采⽤其他墙体全部贴500*500抛光砖
（3 ⾛廊⽤12mm厚钢化玻璃做玻璃隔墙，踢脚线材质选⽤抛光砖。
（4）采⽤玻璃间隔的设计使得开放式实验成为⼀种可能。
（5）采⽤玻璃间隔的设计令⼈视野开阔，整体实验室洁净、明亮。
4、门窗
（1）实验室统⼀采⽤12mm厚钢化玻璃地弹簧门，增加实验室通透性。按照规划设计要求，分为900*2100mm、1200*2100mm、1500*2100 mm三种规格，根据具体情况，洁净室的门为800*2100 mm。
（2）实验室主通道⼊⼝⽤1500*2100mm钢化玻璃双开门，外加电脑磁卡感应门锁（配10张卡）。
（2）实验室主通道⼊⼝⽤1500*2100mm钢化玻璃双开门，外加电脑磁卡感应门锁（配10张卡）。
四、锂电池实验室设计注意事项：
实验室设计之初就应该全⾯性的考虑到被测试锂电池出现爆炸、燃烧、漏液等问题。
1.爆炸前预警：由于电池起⽕爆炸前会有很⼤的变化，可以传感器充分检测指标达到爆炸前预警的⽬的。这些变化包括——温度升⾼、电流突然增⼤、泄爆阀打开、有害⽓体溢出等，其中温度和电流是预警的重要指标，对相同规格的电池具有相似的指标，通过概率分布可形成较好的爆炸预测。
2.爆炸过程控制：电池连锁爆炸是爆炸过程控制的重点，通过切断电流回路、降低爆炸现场温度、阻断燃烧路径、撤离着⽕源头等⽅式，其中以切断电流回路和⼲冰灭⽕⽅式最为有效。既能起到控制⽕情，同时也保留了测试样品。
3.污染物可回收：污染物包括固态污染物和⽓体污染，通过电池回收罐收集固态污染物回收时，要避免⼆次危险。有害⽓体的回收成本⾮常⾼昂，可根据实际情况酌情处理。
4.试验室防爆系统：房间内安装２个传感探头。测试单元放置在室外可随时的监测试验室内的⽓体是否超标。报警系统分2级控制当第1级报警时启动声⾳报警，此时不切断电路。当浓度继续升⾼时达到2级报警时报警器⾃动打开风阀启动抽排风系统并切断实验室电源。防爆室内部采⽤1.2mm厚的钢板焊接⽽成，墙体可采⽤铝塑板或其他材料⽀撑，整改防爆室具有耐⽕、防⽌爆炸物飞出等功能。防爆门采⽤往⾥⾯推开的开门⽅式，必须具有防⽌冲击波导致开门的问题，门上配置有防爆玻璃观察窗，并且窗上焊接有铁柱防⽌玻璃破裂。防爆室上空设置有铁制的通风管道，其作⽤有⼆；①、当有燃烧、烟雾时，开启风机抽风，②、主要⽤于泄放爆炸时的压⼒。因此通风管道需要做宽，建议尺⼨不⼩于500mm×600mm×870000mm。
5.每个防爆室配置有防爆灯，视频监控探头。视频监控探头对准被测物位置。每个防爆室的底部设置有设备的连线门洞：100mm×200mm；在⾼1000mm处也设置有直径500mm的连线门洞，门洞的⾥⾯⼀侧设置有钢铁挡板。防爆室作为样品储存室使⽤，并配置有⼩⼀匹分体式空调作为恒温，外墙配置有直径120mm的排⽓扇。⾥⾯配置有消防烟感探头。
6.充放电区：设置有试验台，台⾯分有仪器操作位置和样品区，样品区四周及底⾯采⽤1.2mm不锈钢板焊接；前⾯设置有开门；上⽅开孔，⽤于泄放⽤。也可以在上⽅加装排⽓管道。样品区的侧⾯开有直径50mm的孔⽤于连接线。样品区可放置定做的防爆箱。
7.消防要求：在⼈员操作区和样品区设置有消防烟感探头。
8.视频监控要求：共⽤七个视频监控探头，五个⽤于防爆室，两个⽤于冲放电区，在防爆室外配置有视频监控显⽰器，可在测试过程中查看到⾥⾯情况，并具有连接内⽹功能，可便于在办公室查看具体情况。空调恒温功能：在⼈员操作区采⽤原来配置有的5匹空调，另外在A防爆室加装⼩⼀匹空调⽤于储存室。
9.实验室噪⾳：实验室噪声源主要为测试设备、风机等设备运⾏时产⽣的噪声，其噪声值约为 50～75dB(A)之间。
10.电⽓控制柜及电⽓连线，有永久性的标志，并与图纸相符，同时符合国家有关的标准。设备供电采⽤三相五线制供电。可靠地保护⼈⾝安全。测试系统应增加电源切换开关，能够给各台位提供不同频率的电源(同时包括每台的⼀路市电供电。试验室有⾼温保护装置，具有过流、漏电保护、有保险丝。
五、锂电池实验室⽔电要求：
1.配备电源：3Φ5Ｗ 380Ｖ，50/60Hz；总功率约130KVA；
2.独⽴地线：接地电阻≤4Ω；
3.给⽔：配管连接直径Φ20 ⽔压≥0.15MPa，⽔质洁净⽆杂质；
4.排⽔：配管连接直径Φ100。
六、实验室测量系统精度：
1.所以控制值的准确度应在以下范围内
2.电压：±1.0％；
3.电流：±1.0％；
4.温度: ±2℃；
5.时间：±1.0％；
6.尺⼨：±1.0％；
7.容量：±1.0％。
七、锂电池防爆实验室典型设计应⽤：
八、锂电池实验室建设厂家
锂电池实验室建设认准兴霖，专业锂电池实验室建设公司，承接过各类大中小锂电池实验室装修设计项目，具有丰富的经验和专业的团队，可提供锂电池实验室的规划设计、建设施工、设备采购安装和调试等全套服务，为客户提供一站式解决方案。如果您需要建设锂电池实验室需求，欢迎来电咨询~
