引言

       儲(chǔ)能電站作為新能源電力系統(tǒng)的 “穩(wěn)定器"，其核心設(shè)備電池的長(zhǎng)期可靠性、環(huán)境適應(yīng)性直接決定電網(wǎng)安全。隨著儲(chǔ)能電站向高容量、長(zhǎng)循環(huán)、戶外工況（夏季高溫 50℃+、晝夜溫差 20℃+）升級(jí)，高溫環(huán)境下電池的容量衰減、內(nèi)阻變化、熱失控風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題愈發(fā)突出。高溫平板電池夾具作為電池性能評(píng)估的核心設(shè)備，能夠精準(zhǔn)模擬儲(chǔ)能電站實(shí)際高溫工況，為電池選型、壽命預(yù)測(cè)及安全防護(hù)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。本文結(jié)合儲(chǔ)能電站測(cè)試需求，系統(tǒng)梳理高溫平板電池夾具的核心應(yīng)用場(chǎng)景，剖析當(dāng)前技術(shù)瓶頸，并提出針對(duì)性優(yōu)化方案，為儲(chǔ)能行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)參考。

一、儲(chǔ)能電站電池性能評(píng)估的核心需求與夾具應(yīng)用場(chǎng)景

（一）核心評(píng)估需求

       儲(chǔ)能電站電池性能評(píng)估需圍繞 “實(shí)用性、安全性、長(zhǎng)效性" 三大核心，重點(diǎn)關(guān)注四項(xiàng)指標(biāo)：一是高溫循環(huán)壽命（50℃-65℃下循環(huán) 1000 次以上容量保持率）；二是熱穩(wěn)定性與熱失控臨界參數(shù)；三是電池模組一致性（電壓、溫度極差）；四是高溫下的能量轉(zhuǎn)換效率。這些指標(biāo)需符合 GB/T 36276—2023、UL 9540A 等國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求。

（二）關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景

       高溫循環(huán)性能測(cè)試：模擬儲(chǔ)能電站夏季高溫工況（50℃-55℃），通過(guò)夾具實(shí)現(xiàn) 0.1C-1C 倍率充放電循環(huán)，評(píng)估電池容量衰減規(guī)律與庫(kù)侖效率。例如采用夾具對(duì)磷酸鐵鋰電池進(jìn)行 55℃、1C 循環(huán)測(cè)試，500 次循環(huán)后容量保持率需≥85% 方可滿足電站使用要求。

      熱穩(wěn)定性與熱失控評(píng)估：配合高溫老化房，以 5±2℃/min 升溫速率加熱至 130℃±2℃，通過(guò)夾具集成的溫度、壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熱失控起始溫度、氣體釋放量等關(guān)鍵參數(shù)，為電站熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

     模組一致性測(cè)試：針對(duì)儲(chǔ)能電站多電芯串并聯(lián)模組，利用夾具的多通道同步測(cè)試功能，監(jiān)測(cè)不同電芯在高溫環(huán)境下的電壓極差、溫度極差，確保模組運(yùn)行均衡性。

     工藝驗(yàn)證測(cè)試：用于電池電極制備、封裝工藝的優(yōu)化驗(yàn)證，通過(guò)高溫環(huán)境下的性能測(cè)試，篩選適配儲(chǔ)能場(chǎng)景的優(yōu)工藝參數(shù)，避免電解液泄漏、結(jié)構(gòu)變形等問(wèn)題。

二、當(dāng)前高溫平板電池夾具的技術(shù)瓶頸

（一）多參數(shù)協(xié)同控制精度不足

      高溫與高壓、高倍率工況耦合時(shí)，夾具溫度均勻性易惡化，部分產(chǎn)品溫度波動(dòng)超過(guò) ±3℃，遠(yuǎn)超儲(chǔ)能測(cè)試要求的 ±1℃精度標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，接觸壓力與溫度變化不同步，導(dǎo)致電池界面接觸電阻波動(dòng)，影響容量、內(nèi)阻測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

（二）長(zhǎng)效測(cè)試可靠性欠缺

       儲(chǔ)能電池測(cè)試周期常達(dá) 48-72 小時(shí)，部分夾具在長(zhǎng)期高溫（60℃以上）環(huán)境下，密封材料老化加速，出現(xiàn)電解液泄漏（泄漏率超 0.1mL/min）、結(jié)構(gòu)蠕變等問(wèn)題，導(dǎo)致測(cè)試中斷或數(shù)據(jù)失真。

（三）模組化適配能力有限

      傳統(tǒng)夾具多針對(duì)單體電池設(shè)計(jì)，難以適配儲(chǔ)能電站常用的大容量模組（如 100Ah 以上），且換型效率低，無(wú)法滿足多規(guī)格電池的批量測(cè)試需求，制約電站選型效率。

（四）安全防護(hù)體系不完善

      熱失控測(cè)試中，夾具缺乏高效的氣體排放通道與防爆防護(hù)設(shè)計(jì)，可燃?xì)怏w積聚易引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，溫度、壓力數(shù)據(jù)采樣頻率不足（低于 10Hz），難以捕捉熱失控瞬間的參數(shù)突變。

三、高溫平板電池夾具的優(yōu)化方案

（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化：提升協(xié)同控制與適配性

      采用 “蜂窩狀加熱 + 分區(qū)控溫" 結(jié)構(gòu)，通過(guò)多物理場(chǎng)仿真優(yōu)化加熱元件布局，將溫度均勻性提升至 ±1.5℃以內(nèi)，滿足儲(chǔ)能測(cè)試高精度要求。

      設(shè)計(jì)彈性補(bǔ)償式壓緊機(jī)構(gòu)，選用碳纖維復(fù)合材料（熱膨脹系數(shù) < 1×10??/℃）作為支撐基體，補(bǔ)償高溫下的結(jié)構(gòu)形變，使接觸壓力波動(dòng)控制在 ±0.05MPa 以內(nèi)。

      推行模塊化設(shè)計(jì)，支持 20-100Ah 不同容量單體及小型模組測(cè)試，通過(guò)快速換型組件將換型時(shí)間縮短至 30 分鐘以內(nèi)，適配批量測(cè)試需求。

      增設(shè)專用氣體導(dǎo)流通道與防爆泄壓閥，配合每小時(shí)不少于 10 次的換氣效率設(shè)計(jì)，降低熱失控測(cè)試中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（二）材料與密封系統(tǒng)升級(jí)：強(qiáng)化長(zhǎng)效可靠性

      結(jié)構(gòu)材料選用 Inconel 625 耐高溫合金與碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料組合，兼顧高強(qiáng)度與輕量化，在 65℃高溫下長(zhǎng)期使用變形量降低 80%。

      密封系統(tǒng)采用 “氟橡膠 + 石墨墊片" 雙層結(jié)構(gòu)，配合納米氮化硅涂層界面處理，將泄漏率控制在 0.1mL/min 以下，提升耐電解液腐蝕能力。

      接觸層選用鈀合金等耐腐蝕材料，降低高溫下的氧化損耗，使夾具使用壽命延長(zhǎng)至 5000 次循環(huán)以上。

（三）智能測(cè)控系統(tǒng)集成：提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度

     集成高速 ADC（1MSPS）與多通道同步記錄模塊，將電壓、溫度采樣頻率提升至 1kHz，精準(zhǔn)捕捉熱失控等瞬態(tài)過(guò)程的參數(shù)變化。

     搭載 PID 智能溫控算法與壓力反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度、壓力的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)控制，適配儲(chǔ)能電站動(dòng)態(tài)溫度環(huán)境下的測(cè)試需求。

    新增模組一致性分析功能，自動(dòng)計(jì)算電壓極差、溫度極差等關(guān)鍵指標(biāo)，生成符合 T/CPSS 1007—2025 標(biāo)準(zhǔn)的綜合評(píng)價(jià)報(bào)告。

（四）安全防護(hù)強(qiáng)化：適配測(cè)試場(chǎng)景

    采用防火阻燃材料制作夾具外殼，集成煙霧報(bào)警器與七氟丙烷滅火接口，構(gòu)建全流程安全防護(hù)體系。

    設(shè)計(jì)獨(dú)立的熱失控隔離腔，避免單個(gè)電池?zé)崾Э芈又疗渌麥y(cè)試樣品，保障測(cè)試過(guò)程安全可控。

    優(yōu)化電氣系統(tǒng)絕緣設(shè)計(jì)，使絕緣電阻≥101?Ω，杜絕高溫下的短路風(fēng)險(xiǎn)。

四、優(yōu)化效果驗(yàn)證與應(yīng)用前景

（一）優(yōu)化效果驗(yàn)證

     高溫循環(huán)測(cè)試：在 55℃、1C 倍率條件下，對(duì) 100Ah 磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池進(jìn)行 500 次循環(huán)測(cè)試，夾具溫度均勻性穩(wěn)定在 ±1.2℃，測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性誤差≤2%，電池容量保持率測(cè)試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備偏差 < 1%。

     長(zhǎng)效可靠性測(cè)試：65℃高溫下連續(xù)運(yùn)行 72 小時(shí)，夾具無(wú)泄漏、無(wú)變形，接觸電阻波動(dòng)≤3%，滿足儲(chǔ)能電站長(zhǎng)期測(cè)試需求。

     熱失控測(cè)試：成功捕捉到電池在 128℃時(shí)的熱失控起始信號(hào)，氣體排放效率提升 40%，未出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

（二）應(yīng)用前景

    優(yōu)化后的高溫平板電池夾具可適配鋰離子電池、鈉離子電池等多種儲(chǔ)能電池體系，不僅能滿足儲(chǔ)能電站電池選型、壽命評(píng)估的核心需求，還可支撐新型儲(chǔ)能電池的研發(fā)迭代。隨著 “雙碳" 目標(biāo)推進(jìn)，其在電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目中的應(yīng)用將持續(xù)擴(kuò)大，為儲(chǔ)能電站安全高效運(yùn)行提供關(guān)鍵技術(shù)保障。

結(jié)語(yǔ)

     高溫平板電池夾具是儲(chǔ)能電站電池性能評(píng)估的核心設(shè)備，其技術(shù)水平直接影響測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性與測(cè)試過(guò)程的安全性。當(dāng)前夾具在協(xié)同控制精度、長(zhǎng)效可靠性等方面的瓶頸，制約了儲(chǔ)能電池性能的精準(zhǔn)評(píng)估。通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料升級(jí)、智能集成與安全強(qiáng)化等多維度改進(jìn)，可有效提升夾具的適配性、精準(zhǔn)度與安全性，滿足儲(chǔ)能電站高要求測(cè)試需求。未來(lái)，需進(jìn)一步推動(dòng)夾具技術(shù)與儲(chǔ)能電池技術(shù)的協(xié)同迭代，強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，降低使用成本，為儲(chǔ)能行業(yè)的規(guī)模化、高質(zhì)量發(fā)展提供更有力的支撐。

產(chǎn)品展示

    SSC-SOFCSOEC80系列高溫平板電池夾具，適用于固體氧化物電池測(cè)試SOFC和電熱催化系統(tǒng)評(píng)價(jià)SOEC。其采用氧化鋁陶瓷作為基本材料，避免了不銹鋼夾具在高溫下的Cr 揮發(fā)，因此可以排除Cr揮發(fā)對(duì)于陰極性能的影響；采用鉑金網(wǎng)作為電流收集材料，不需要設(shè)置筋條結(jié)構(gòu)，因此可以認(rèn)為氣體的流動(dòng)、擴(kuò)散基本沒(méi)有“死區(qū)"，可以盡可能地釋放出電池的性能；夾具的流場(chǎng)也可以根據(jù)需要調(diào)整為對(duì)流或順流，可以考察流動(dòng)方式的影響。對(duì)于電池的壽命可以更加準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)試和判斷，特別是電池供應(yīng)商，表征產(chǎn)品在理想情況(即排除不合理流場(chǎng)干擾等)下的性能，所以多采用此類夾具。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

SOFC 平板型評(píng)價(jià)夾具可對(duì)應(yīng) 20*20mm，30*30mm，耐溫900℃。

全陶瓷制可避免金屬內(nèi)不良元素的影響,適合耐久性實(shí)驗(yàn)。

高溫彈簧構(gòu)造排除了構(gòu)成材料內(nèi)熱應(yīng)力的影響。

可定制客戶要求的尺寸。

氣體密閉采用了高溫彈簧壓縮電池的方法，

更換及電爐里的裝配電流端子，電壓端子，熱電偶端子，輸氣和排氣口，氣體流量Max 2L/min；

鉑金集流體和鉑金電壓、電流線。