Caja a prueba de explosiones por sobrecarga para batería de iones de litio

Caja a prueba de explosiones para sobrecarga - TOB-001-1

Una caja de contención de acero de una sola cámara para pruebas de sobrecarga y sobredescarga en celdas 18650, de botón, de teléfono, power banks y celdas primarias

Descripción general del producto y aplicaciones ideales

La TOB-001-1 es una caja de contención de acero construida para un solo propósito: evitar que una celda que explota o se quema durante una prueba de sobrecarga o sobredescarga alcance a la persona que realiza dicha prueba. La celda se coloca dentro de una cámara de acero inoxidable, la puerta se asegura con cerradura y cadenas, y el operador observa a través de vidrio a prueba de explosiones en lugar de pararse sobre la muestra. El cuerpo es completamente de acero, lo cual le otorga a la caja su comportamiento de contención en lugar de ser un recinto decorativo.

Un solo gabinete transporta todo el conjunto: la cámara de prueba ocupa la sección superior, y un gabinete para equipos forma la sección inferior. En su interior, la cámara mide 500 x 500 x 500 mm y está revestida en su totalidad con chapa de acero inoxidable 304 de 1.5 mm; en el exterior, la carcasa es de acero laminado en frío de 1.2 mm con un acabado de pintura en polvo de alta temperatura, lo que resulta en un volumen total de 700 x 700 x 1,600 mm. El gabinete se apoya sobre cuatro ruedas ajustables, por lo que se puede reposicionar sin necesidad de fijarlo al suelo.

La contención es por capas en lugar de ser única. Una puerta de una sola hoja con una ventana cierra contra el cuerpo mediante potentes bisagras SUS 304 y se sujeta con una cerradura a prueba de explosiones; dos cadenas a prueba de explosiones de φ10 mm a cada lado de la puerta limitan cuánto puede abrirse incluso si la cerradura no está completamente enganchada; y una abertura de alivio de presión mecánica en la pared trasera proporciona a la sobrepresión una ruta definida de salida fuera de la caja, lejos del operador.

La caja es una barrera, no un probador. No carga, descarga ni mide nada: la fuente de sobrecarga, el registrador de datos y los termopares pertenecen a su propio banco de trabajo, y sus cables ingresan a la cámara a través del puerto de φ50 mm a la izquierda. Lo que la caja aporta es el entorno en el que se ejecuta la prueba.

Ideal para:

• Baterías de teléfonos, donde una bolsa hinchada o un paquete con despresurización es la falla esperada
• Celdas de botón, lo suficientemente pequeñas como para ser expulsadas pero aún lo suficientemente calientes como para causar lesiones
• Baterías de power banks, probadas como un paquete en lugar de como una celda individual
• Celdas primarias AA y AAA (series 5 y 7), incluyendo el caso de fugas y despresurización
• Una sola celda 18650, el formato más utilizado para la selección por sobrecarga y sobredescarga

Caja a prueba de explosiones para sobrecarga TOB-001-1, vista frontal: puerta de una sola hoja con tirador empotrado y el panel de control al lado.

Indíquenos el formato de celda y cuántas celdas prueba por turno, y le confirmaremos el tamaño de la cámara y la lista de accesorios antes de que realice su pedido.

Por qué las pruebas de sobrecarga necesitan una barrera física

Una celda sobrecargada no falla educadamente. Más allá del punto en el que el cátodo ya no puede aceptar litio, el electrólito comienza a descomponerse, la celda libera un vapor inflamable y, en el peor de los casos, la lata se rompe y expulsa partes calientes hacia el exterior. El evento es breve y las piezas abandonan la celda con suficiente energía para lesionar a cualquiera que se encuentre frente a ella. Un banco de pruebas que sostiene una celda en una pinza abierta asume que la celda no fallará en esa dirección.

Una campana extractora no es un sustituto. Una campana es un dispositivo de manejo de aire: diluye y extrae vapor, y su pantalla, paneles laterales y conducto están construidos para esa función en lugar de soportar un pulso de presión y fragmentos sólidos. La extracción también ocurre después del hecho, cuando el humo ya ha sido liberado en el volumen de trabajo. La TOB-001-1 separa las dos funciones. La cámara de acero absorbe el evento mecánico, el ventilador de extracción en la parte trasera limpia la atmósfera después, y la abertura de alivio mecánico proporciona a la sobrepresión una salida definida en la parte posterior del gabinete.

El tercer elemento de contención es procedimental en lugar de mecánico: la cerradura a prueba de explosiones más las cadenas. Una puerta que simplemente está cerrada se abrirá bajo una explosión. Dos cadenas de φ10 mm a cada lado de la puerta están dimensionadas para que incluso una puerta completamente desatascada pueda desplazarse solo una corta distancia, manteniendo los fragmentos adentro y al operador afuera.

Construcción de la cámara y características de contención

El gabinete es una sola unidad de 1,600 mm de altura apoyada sobre cuatro ruedas ajustables: la cámara de prueba ocupa la sección superior y el gabinete de equipos la sección inferior. La cámara en sí es un espacio de 500 x 500 x 500 mm, totalmente revestido con chapa de acero inoxidable 304 de 1.5 mm: no es un panel recubierto, sino un revestimiento de acero inoxidable en todas las paredes que una celda en despresurización realmente alcanzará.

Doble pared. El revestimiento de acero inoxidable 304 se elige porque resiste el fluoruro de hidrógeno y los disolventes orgánicos liberados por una celda de iones de litio en despresurización mucho mejor que una superficie de acero dulce pintado. Alrededor de este, la carcasa de acero laminado en frío de 1.2 mm con su recubrimiento en polvo de alta temperatura soporta la carga estructural y le da a la caja su apariencia acabada.

Base de mármol. La celda descansa sobre una losa de mármol colocada en el piso de la cámara en lugar de directamente sobre el acero. El mármol es un aislante: si el electrólito se fuga de una celda rota, el charco no puede hacer un puente entre la lata de la celda y la pared de la cámara ni crear un cortocircuito externo que terminaría la prueba antes de tiempo y distorsionaría el resultado.

Observación sin abrir. La puerta de una sola hoja tiene una ventana de visualización, por lo que la prueba se puede observar desde la primera ventilación hasta la última sin abrir la cámara. No es necesario desenganchar nada ni pararse frente a una puerta abierta para ver qué está haciendo la celda.

Accesorios, desde el lado del operador de la caja:

• Puerta - de una sola hoja, una sola ventana, tirador empotrado y bisagras SUS 304, unida al cuerpo mediante una bisagra resistente y sujeta por una cerradura a prueba de explosiones, de modo que la puerta sea una parte estructural de la contención en lugar de una cubierta.
• Cadenas a prueba de explosiones - dos cadenas de φ10 mm a la izquierda y dos a la derecha de la puerta, como segunda línea de defensa si la cerradura no está completamente enganchada.
• Alivio de presión - una abertura de alivio mecánico en la pared trasera, que se abre hacia afuera para liberar presión cuando explota una celda.
• Ventilador de extracción - un potente ventilador en la parte trasera del gabinete que expulsa el humo hacia el exterior, accionado desde el panel de control.
• Iluminación - una lámpara LED de alta luminosidad y bajo consumo en la parte superior de la cámara, que ilumina todo el espacio de prueba para que la ventana permanezca utilizable durante una despresurización.
• Puerto de prueba- un puerto de φ50 mm a la izquierda, con un tapón de silicona para sellar alrededor de los cables y una cubierta de acero inoxidable para cuando el puerto no esté en uso.
• Panel de control- enciende el ventilador de extracción y la iluminación, y nada más en el armario tiene corriente eléctrica durante una prueba.
• Ruedas- cuatro ruedas ajustables y con bloqueo, para que la caja se pueda mover hasta el banco de trabajo y luego fijarla en su lugar.

Dentro de la TOB-001-1: el revestimiento de acero inoxidable 304 a lo largo de las paredes de la cámara y la losa de mármol colocada en el suelo.

Especificaciones completas

1. Dimensiones y materiales

La altura exterior de 1.600 mm abarca la cámara de pruebas, el armario de equipos, el bastidor y las ruedas; la superficie ocupada exterior es de 700 x 700 mm.

2. Puerta, accesorios y energía

El panel de control enciende el extractor de aire y el LED interior; ningún otro elemento del armario tiene corriente eléctrica durante una prueba.

Procedimiento de operación

1. Antes de la prueba

1. Encienda primero la iluminación e inspeccione la cámara: la losa de mármol debe estar seca y libre de residuos de la prueba anterior, y el vidrio debe estar lo suficientemente limpio para ver la celda.
2. Coloque la celda sobre la losa de mármol, centrada, con el lado del respiradero hacia el lado opuesto de la ventana.
3. Introduzca los cables de prueba a través del puerto de φ50 mm de la izquierda y ajuste el tapón de silicona alrededor de ellos, de modo que la entrada de cables quede cerrada pero el puerto siga siendo utilizable.
4. Cierre la puerta de una sola hoja, active el bloqueo a prueba de explosiones y enganche las dos cadenas de φ50 mm en cada lado.
5. Ponga en marcha el extractor de aire desde el panel de control y, a continuación, inicie el programa de sobrecarga o sobredescarga en su propia fuente de corriente.
6. Cuando el puerto no esté en uso, vuelva a colocar la cubierta de acero inoxidable para que la abertura quede completamente cerrada.

El puerto de φ50 mm de la izquierda: el tapón de silicona sella alrededor de los cables y la cubierta de acero inoxidable cierra el puerto cuando no está en uso.

2. Durante y después de la prueba

1. Observe a través de la ventana, no a través de una puerta abierta. La puerta permanece bloqueada y encadenada durante todo el programa.
2. Si la celda ventila o se rompe, deje que el extractor de aire funcione y no abra la cámara hasta que se haya disipado el humo y la cámara se haya enfriado.
3. Después de abrir, compruebe que la abertura de alivio mecánica de la parte trasera haya vuelto a su posición cerrada antes de la siguiente prueba.
4. Retire los residuos con herramientas que no produzcan chispas, limpie la losa de mármol y el vidrio, y registre el estado de la celda en el registro de pruebas.

Preparación y mantenimiento del emplazamiento

• Alimentación. El armario requiere un suministro de CA monofásica de 220 V, 50 Hz con una potencia nominal de 0,2 kW, con toma de tierra de protección. Dicho suministro alimenta únicamente el extractor de aire y el LED; la fuente de sobrecarga es un instrumento independiente.
• Espacio libre. Deje espacio delante para la apertura de la puerta y detrás del armario para la abertura de alivio y la descarga del ventilador. Una abertura de alivio bloqueada por una pared deja de ser una abertura de alivio.
• Suelo. La unidad se apoya en cuatro ruedas ajustables, por lo que solo se requiere un suelo nivelado y una ruta lo suficientemente ancha para una huella de 700 x 700 mm; bloquee las ruedas una vez que la caja esté en su sitio.
• Entre pruebas. Limpie el vidrio, inspeccione la bisagra y la cara de la cerradura, y compruebe que las cuatro cadenas sigan ancladas y sin eslabones doblados.
• Nunca anule el bloqueo o las cadenas para acortar un ciclo de prueba, y nunca deje el puerto de prueba abierto mientras una celda esté ventilando.

Preguntas frecuentes de ingeniería

P1: ¿Por qué una caja de acero realiza un trabajo que una vitrina de gases no puede?

Porque los dos dispositivos resuelven problemas diferentes. Una vitrina de gases es un dispositivo de tratamiento de aire: diluye y extrae vapores, y su pantalla, paneles laterales y conducto están diseñados para esa función. Una celda que se rompe produce un pulso de presión y fragmentos sólidos, los cuales no están diseñados para ser detenidos por una vitrina. Para cuando la vitrina extrae el humo, el evento ya ha ocurrido en el volumen de trabajo. La caja cambia el orden: la cámara de acero absorbe el evento mecánico y la extracción se encarga de lo que queda después.

P2: ¿Por qué la cámara de pruebas se encuentra en la sección superior con un armario de equipos debajo?

Porque la cámara y el hardware que la impulsa tienen requisitos diferentes. La cámara debe ser pequeña, sellada y revestida de acero inoxidable, y cada milímetro en su interior es volumen útil; el ventilador, los controles y el cableado no tienen por qué estar en ese volumen para cumplir su función. Apilarlos verticalmente mantiene la cámara compacta y eleva la ventana a la altura de los ojos de pie, en lugar de enterrar un cubo de 500 mm a la altura de las rodillas.

P3: ¿Por qué una losa de mármol en lugar de un suelo de acero?

Debido a que una base conductora puede terminar la prueba antes de tiempo y hacerlo de forma silenciosa. Si una celda se rompe y el electrolito se filtra, un charco en un suelo de acero puentea la carcasa de la celda hacia la pared de la cámara: eso es un cortocircuito externo, y la celda ahora tiene una segunda vía de fallo que no tiene nada que ver con la condición de sobrecarga que pretendías probar. El mármol es un aislante, por lo que la fuga sigue siendo una fuga y el resultado sigue siendo achacable a la sobrecarga.

P4: ¿Por qué una caja cerrada todavía tiene un ventilador de extracción y qué aporta la abertura de alivio trasera?

Es un recinto de contención, no un recipiente a presión. El ventilador está para el caso ordinario, en el que una celda expulsa humo y vapor de electrolito sin romperse: descarga ese humo hacia el exterior para que la siguiente observación se realice a través de aire limpio. La abertura de alivio mecánico está para el caso excepcional, en el que la presión interna aumenta más rápido de lo que cualquier ventilador podría evacuarla, y proporciona a esa presión una salida definida en la parte trasera del armario. Uno maneja la atmósfera, el otro maneja la presión, y ninguno reemplaza al otro.

P5: ¿Por qué dos cadenas a cada lado de la puerta en lugar de una?

Porque la puerta es una hoja grande y pesada, y una explosión la carga de manera desigual. Una sola cadena por lado permite que la puerta gire alrededor de la cadena cargada y se abra por la esquina opuesta; dos por lado sujetan la hoja en cuatro puntos, por lo que el desplazamiento se limita como una traslación en lugar de como un giro. Las cadenas son la segunda línea de defensa detrás de la cerradura a prueba de explosiones, y están dimensionadas para que incluso una puerta completamente desabrochada solo pueda moverse una distancia corta.

P6: ¿Qué no hace esta caja y cuándo se necesita un comprobador diferente?

El TOB-001-1 contiene un evento; no crea la condición de prueba ni mide nada. No tiene fuente de carga, ni registro de datos, ni control de temperatura, ni depuración de gases, ni supresión de incendios activa, y su cámara de 500 x 500 x 500 mm está dimensionada para celdas de consumo en lugar de módulos o paquetes. Si su prueba es mecánica en lugar de eléctrica, el Probador de penetración y aplastamiento de clavos TOB-6047-2T aplica el abuso en un marco controlado; si el modo de fallo que estás estudiando es la propagación térmica, la máquina de prueba de fuga térmica TOB-8401 es el instrumento adecuado; y si la celda debe ser encendida a propósito

Toda la familia se encuentra listada bajo Probador de seguridad de baterías y supercondensadores, que es donde se ubica esta caja junto con los instrumentos de cortocircuito, impacto, vibración y abuso térmico.

Cuéntanos el formato de la celda, el número de celdas por turno y el espacio detrás del banco, y confirmaremos la configuración de la cámara y la lista de accesorios antes de que realices tu pedido.

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Revisado por: Science Wang, Six Sigma Black Belt, Battery Lines ｜ Última actualización: 2026-10-20