18 - TESTOVÁNÍ NEKONTROLOVANÝCH REAKCÍ BATERIÍ

Reakční kontejnery mají vlastní hasicí systém se třemi nezávislými okruhy. Jeho úkolem je omezit následky požáru, zejména chránit měřicí a testovací zařízení po provedení zkoušek. Vysoké teploty mohou poškodit kamery a další technologické vybavení. Hořící vzorek může dosáhnout teploty až 1 500 °C a nechává se kontrolovaně dohořet.  

Hasicí systém je umístěn u stropu kontejnerů. Je rozdělený do větví, díky nimž lze hasit celý vnitřní prostor zkušebního kontejneru, nebo pouze jeho část. Ve Fénixu 2 jsou navíc instalovány hasicí trysky mířící přímo na testovaný vzorek, které umožňují efektivnější hašení při dynamických zkouškách.

Kontejnery jsou napojeny na šestistupňovou filtrační jednotku pro úpravu a zachycení škodlivin ve zplodinách vznikajících při hoření baterií. Dále jsou napojeny na systém pro sběr kontaminované vody. Veškerá voda použitá k čištění kontejnerů po zkoušce je odváděna do jímky, odkud je následně předána k likvidaci. 

Kontejnery jsou vybaveny několika typy osvětlení. Používá se světelná rampa, poziční osvětlení a přídavná bateriové světla, která slouží například k nasvícení spodních částí baterií a detekci případného úniku elektrolytu.

Při zkouškách nekontrolovaných reakcí se měří teplota vzorku pomocí termočlánků, napětí článků a modulů. Při statických a dynamických zkouškách se měří také síla a dráha pístu. Celý průběh zkoušek zaznamenávají vysokorychlostní kamery včetně termokamery. Podle typu testu lze v každém kontejneru použít až osm kamerových bodů najednou, standardně postačuje poloviční počet. 

Termokamera snímá rozložení teploty na povrchu vzorku a jeho změny v čase. Umožňuje sledovat, kde na povrchu dochází k nárůstu teploty, jak rychle se teplo šíří, a zaznamenat teplotní průběh při vzniku a rozvoji tepelného úniku. Vysokorychlostní kamery zároveň umožňují nepřetržitě sledovat stav vzorku a detailně vyhodnotit jeho chování v jednotlivých fázích zkoušky. 

Nepřetržité sledování všech klíčových měřených parametrů zajišťuje kontrolní bezpečnostní místnost. Monitory zde zobrazují záběry z vysokorychlostních kamer a termokamery. Z kontrolní místnosti se ovládají také hydraulické písty pro statické zkoušky.

Zázemí pro testy baterií kromě reakčních kontejnerů tvoří také kontejnery pro skladování baterií a kontaminovaných obleků a dalšího vybavení. Součástí je dekontaminační komora se sprchou a převlékárnou. 

V reakčních kontejnerech se provádějí zkoušky přebití a hlubokého vybití, zkratové zkoušky včetně vnitřního zkratu propíchnutím, zkoušky přehřátí pomocí topného tělesa, statické zkoušky stlačením a dynamické zkoušky nárazem a zkoušky volným pádem. Specifickou skupinu tvoří speciální nebezpečné zkoušky výrobků. Všechny testy se provádějí při pokojové teplotě. 

Při zkoušce přebití (Overcharging Test) je baterie záměrně vystavena nabíjení nad stanovené provozní limity, aby se ověřila její bezpečnost a chování při poruchovém stavu. Při zkoušce hlubokého vybití (Deep Discharging Test) je naopak baterie vybíjena pomocí aktivní zátěže pod stanovenou minimální úroveň napětí. 

Zkoušky přehřátí (Overheating Test) ověřují chování baterie a její bezpečnost při tepelném namáhání nad běžné provozní podmínky. Baterie umístěná v kontejneru je zahřívána pomocí tepelné destičky na předem stanovenou teplotu. V průběhu zkoušky se sleduje teplota, článkové napětí a případné projevy selhání, jako jsou deformace, únik plynů, požár nebo tepelný únik.

Zkoušky zkratem (Short Circuit Test) ověřují chování baterie při zkratování jejích vývodů. Kladný a záporný pól baterie se propojí vodičem s velmi nízkým odporem, čímž vznikne řízený vnější zkrat. Sleduje se zejména zkratový proud, nárůst teploty a případný vznik požáru nebo tepelného úniku. 

Cílem mechanických zkoušek baterií je ověřit odolnost článků vůči lokálnímu mechanickému namáhání, ke kterému může dojít při nehodě a deformaci bateriového systému. 

Při statických zkouškách stlačením (Static Crush Test) je baterie kontrolovaně zatěžována kovovým impaktorem pomalou rychlostí a definovanou silou až 300 kN. K provedení zkoušky slouží zařízení pro statickou zkoušku stlačením (Static Crash Device). 

Při dynamických zkouškách nárazem (Dynamic Crush Test) dochází k prudkému nárazu kovovým impaktorem do článku nebo stacku z různých směrů, a to s energií až 2 000 J. Dynamické testy jsou zaznamenávány vysokorychlostní kamerou. 

Při statických i dynamických zkouškách je baterie současně monitorována termokamerou, která umožňuje lokalizovat místo vzniku vnitřního zkratu a sledovat vývoj teploty. Zjišťuje se, při jaké hloubce vniknutí a při jaké síle dochází k poškození baterie, které vede k nekontrolované reakci. 

Zkoušky vnitřního zkratu propíchnutím (Nail Penetration Test) se provádějí pomocí speciální jehly, kterou se řízeně naruší struktura bateriového článku a dochází k vnitřnímu zkratu. 

Při zkoušce volným pádem (Drop Test) se baterie nechá z výšky jednoho metru volně dopadnout pod definovaným úhlem na betonový panel umístěný na podlaze reakčního kontejneru. Průběh zkoušky je zaznamenáván vysokorychlostní kamerou. 

Sleduje se poškození baterie, případné mechanické oddělení jejích částí a únik elektrolytu. Pomocí VOC analyzátoru se zároveň monitoruje přítomnost těkavých organických látek, které mohou signalizovat únik nebo rozklad elektrolytu.

Zkouška simuluje neočekávané situace, při kterých může během životního cyklu baterie dojít k jejímu pádu nebo nárazu. Výsledky umožňují posoudit, jak baterie na mechanické namáhání reaguje a zda při něm nedochází k nebezpečnému poškození. 

V reakčních kontejnerech je možné realizovat také speciální nebezpečné zkoušky výrobků a komponentů, jejichž cílem je ověřit jejich odolnost vůči působení požáru. 

Testovaný výrobek umístěný v kontejneru je řízeně vystaven působení plamene, například pomocí hořlavých ubrousků. Sleduje se jeho odolnost a případné zachování funkčnosti během působení požáru i po jeho skončení. Tyto zkoušky nacházejí uplatnění mimo jiné při testování produktů pro letecký a obranný průmysl, kde je důležité ověřit jejich chování při vystavení extrémnímu tepelnému namáhání.