一种检测锂离子电池热失控扩散的测试平台和测试方法技术

技术编号:15327606 阅读:407 留言:0更新日期:2017-05-16 11:41
本发明专利技术提供一种检测锂离子电池热失控扩散的测试平台,包括放置待测试电池模块的防爆型环境箱、短路设备和充放电设备,所述短路设备通过导线与防爆型环境箱内待测试电池连接,所述充放电设备通过导线与防爆型环境箱内待测试电池模块连接,所述防爆型环境箱顶部设置有高速摄像机;所述防爆型环境箱的气体出口连接有烟雾分析装置。本发明专利技术所提供的测试平台具备以下优点:提供了锂离子电池热失控扩散研究的主要项目测试平台,做到了整体测试以及数据采集的集成。采用本发明专利技术提出的测试方法,可以建立锂离子动力电池热失控扩散研究方法,确定预测热失控蔓延到电池模块时间的所需采集的数据,分析规律,建立预测模型。

Test platform and test method for detecting thermal runaway diffusion of lithium ion battery

The invention provides a lithium ion battery thermal runaway diffusion test platform, including the explosion-proof box, placed under test environment of the battery module circuit equipment and charging and discharging equipment, the short circuit and explosion-proof devices connected by wire environment box test battery, the charging and discharging device with explosion-proof wire environment box to test the battery module is connected, the explosion-proof environment box is arranged on the top of a high speed camera; smoke analysis device connected with the gas outlet box explosion-proof environment. The testing platform provided by the invention has the following advantages: the main test platform of the research on the thermal runaway diffusion of the lithium ion battery is provided, and the integration of the whole test and the data acquisition is achieved. By testing the method of the invention can establish a lithium ion power battery thermal runaway diffusion method, determine the prediction of thermal runaway spread to the collected data, the analysis of time of battery module, prediction model.

【技术实现步骤摘要】
一种检测锂离子电池热失控扩散的测试平台和测试方法
本专利技术属于二次电池领域,具体涉及一种锂离子电池安全性能测试的设备和测试的方法。
技术介绍
锂离子动力电池作为新能源汽车的核心部件,其安全性问题一直备受关注,然后随着新能源汽车产销量的快速增长,安全事故也有明显增多。据不完全统计,从2011年截至到2015年底,国内外累积发生电动汽车安全事故39例。由此可以推断通过了安全法规标准测试后的锂离子电池产品依然存在发生安全问题的风险。并且锂离子动力电池相比于手机、笔记本电脑用锂电池的能量密度更高,因此安全风险也更高。目前对于锂离子单体电池的热失控的研究较多(JournalofPowerSources2003,119–121(0),821-825;JournalofPowerSources2012,210(0),243-253;JournalofPowerSources2006,161(2),1341-1345.),而对于电池模块或者电池系统的热失控试验以及其中某个电池或电池模块发生热失控后扩展研究很少(《中国测试》,2015,41(5):125-128),研究的激发方法相对单一。新能源汽车上往往需要装配数百甚至数千只锂离子动力电池,如果其中一只电池发生热失控,很容易将热量传导到周围的电池而造成热失控的扩散,从而引起连锁反应,发生更为剧烈的起火和爆炸。然而,现行标准中缺乏锂离子动力电池热失控造成电池系统和整车发生燃烧事故的安全测试,即缺乏热失控扩散相关的检测项目,该类检测项目可以提出基本的防护及逃生时间要求。
技术实现思路
针对本
存在的不足之处,本专利技术的目的是建立多种热失控激发方式的锂离子电池热失控扩散的研究方法并建立测试平台,应用于以下方面:(1)建立锂离子动力电池热失控扩散的研究方法,可以为相关企业对于电池模块和电池系统的安全设计提供建议方案,并提供安全设计的验证方法;(2)锂离子动力电池安全等级划分以及热失控扩散的研究,可以为相关标准的制定提供参考依据。实现本专利技术上述目的技术方案为:一种检测锂离子电池热失控扩散的测试平台,包括放置待测试电池模块的防爆型环境箱、短路设备和充放电设备,所述短路设备通过导线与防爆型环境箱内待测试电池连接,所述充放电设备通过导线与防爆型环境箱内待测试电池模块连接;所述防爆型环境箱顶部设置有高速摄像机;所述防爆型环境箱的气体出口连接有烟雾分析装置。进一步地,所述充放电设备连接有数据采集单元,所述数据采集单元连接有多个热电偶;所述防爆型环境箱内设置有加热板,加热板可紧贴激发电池表面进行加热;其中,所述防爆型环境箱的气体出口通过管路连接有气相色谱质谱联用仪(GCMS)或气体分析仪。一种检测锂离子电池热失控扩散的测试方法,包括以下测试项目:电池模块的短路激发、电池模块的过充电激发、电池模块的过放电激发、电池模块的加热激发;在测试中获取电池模块的温度、外观、电压随时间变化的数据,确定电池模块的热失控扩散过程状态参数。进一步地,所述电池模块的短路激发测试条件为:-40~65℃下,在环境箱内放入一个电池模块,静置30~120min,保证电池模块整体温度与环境箱内温度一致;向电池模块中的中心位置的单体电池进行短路激发;记录电池模块中短路电池的电压、短路电流和温度变化以及相邻的电池的温度变化,测试实验前后的模块的状态和重量;其中,短路电阻为0.5mΩ~5mΩ,短路时间为10~30min。所述电池模块的过充电激发测试条件为:25~65℃下,在环境箱内放入一个电池模块,静置30~60min,保证电池模块整体温度与环境箱内温度一致;向电池模块中的中心位置的单体电池进行过充电激发;记录电池模块中过充电电池的电压和温度变化以及相邻的电池的温度变化,测试实验前后的模块的状态和重量;其中,过充电的电流大小为1C~3C,过充电时间为30min~90min。所述电池模块的过放电激发测试条件为:-40~65℃下,在环境箱内放入一个电池模块,静置30~120min,保证电池模块整体温度与环境箱内温度一致;向电池模块中的中心位置的单体电池进行过放电激发;记录电池模块中过放电电池的电压和温度变化以及相邻的电池的温度变化等,测试实验前后的模块的状态和重量。其中,过放电的电流大小为1C~3C,过放电电时间为30~90min。所述电池模块的加热激发测试条件为:25~65℃下,在环境箱内放入一个电池模块,静置30~60min,保证电池模块整体温度与环境箱内温度一致,向电池模块中的中心位置的单体电池进行加热激发;记录电池模块中加热电池的电压和温度变化以及相邻的电池的温度变化等,测试实验前后的模块的状态和重量;其中,过加热温度为150℃和300℃,加热时间为30~60min。其中,所述电池模块为软连接或硬连接;对于软连接电池模块,加热板放置在待测单体电池表面;对于硬连接电池模块,加热板放置在电池模块一端的待测单体电池表面。其中,用热电偶获取电池模块中各个电池的表面中心温度,对于N个电池串联的电池模块,设置2N个热电偶,模块中的每一只单体电池配置两个热电偶,分别与电池上表面和下表面接触。本专利技术的有益效果在于:本专利技术所提供的测试平台具备以下优点:提供了锂离子电池热失控扩散研究的主要项目测试平台,做到了整体测试以及数据采集的集成。采用本专利技术提出的测试方法,可以建立锂离子动力电池热失控扩散研究方法,确定预测热失控蔓延到电池模块(整个电池系统)时间(逃生时间)的所需采集的数据,分析规律,建立预测模型。探索电池升温速率、电压下降速率、内阻变化等参数与整个模块发生鼓胀、升温、冒烟、起火、爆炸等现象所需时间的关系,并对于锂离子动力电池的安全等级的进行划分,研究电池冒烟、漏液等造成的安全风险,从而补充现有对于锂离子动力电池产品安全性的判定方法,并提出电池模块安全设计的建议。附图说明图1为测试平台设备组成示意图;图2为实施例2通过测试平台测试得到的锂离子电池过充电曲线图3为进行模块热扩散试验前后的视频截图。图中,1:防爆型环境箱,2:短路设备,3:充放电设备,4:加热板,5:安全锁,6:数据采集单元。具体实施方式下面通过最佳实施例来说明本专利技术。本领域技术人员所应知的是,实施例只用来说明本专利技术而不是用来限制本专利技术的范围。实施例中,如无特别说明,所用手段均为本领域常规的手段。实施例1:参见图1,一种检测锂离子电池热失控扩散的测试平台,包括放置待测试电池模块的防爆型环境箱1(日本EspecBPU-4J)、短路设备(1ms采样频率)和充放电设备(比利时PEC公司SBT8050型),短路设备2通过导线与防爆型环境箱内待测试电池连接,所述充放电设备通过导线与防爆型环境箱内待测试电池模块连接;防爆型环境箱1设置有安全锁5,顶部为透明观察窗,观察窗上方设置高速摄像机(图中未示出);防爆型环境箱1顶部还开有排烟孔,在排烟孔处设置有分流装置,分流出的管线连接烟雾分析装置(GCMS)。充放电设备3连接有数据采集单元6,数据采集单元6连接有多个热电偶。加热板4的厚度约1cm。采用所述的测试平台,进行短路激发锂离子电池模块热失控扩散试验。电池模块为5个单体串联,采用软连接,每个单体电池包覆有隔热层,热电偶有10个,分别放置在各电池单体两端(将热电偶外包皮去掉,其直本文档来自技高网...
一种检测锂离子电池热失控扩散的测试平台和测试方法

【技术保护点】
一种检测锂离子电池热失控扩散的测试平台,其特征在于,包括放置待测试电池模块的防爆型环境箱、短路设备和充放电设备,所述短路设备通过导线与防爆型环境箱内待测试电池连接,所述充放电设备通过导线与防爆型环境箱内待测试电池模块连接;所述防爆型环境箱顶部设置有高速摄像机;所述防爆型环境箱的气体出口连接有烟雾分析装置。

【技术特征摘要】
1.一种检测锂离子电池热失控扩散的测试平台,其特征在于,包括放置待测试电池模块的防爆型环境箱、短路设备和充放电设备,所述短路设备通过导线与防爆型环境箱内待测试电池连接,所述充放电设备通过导线与防爆型环境箱内待测试电池模块连接;所述防爆型环境箱顶部设置有高速摄像机;所述防爆型环境箱的气体出口连接有烟雾分析装置。2.根据权利要求1所述的测试平台,其特征在于,所述充放电设备连接有数据采集单元,所述数据采集单元连接有多个热电偶;所述防爆型环境箱内设置有加热板。3.根据权利要求1所述的测试平台,其特征在于,所述防爆型环境箱的气体出口通过管路连接有气相色谱质谱联用仪或气体分析仪。4.一种检测锂离子电池热失控扩散的测试方法,其特征在于,包括以下测试项目:电池模块的短路激发、电池模块的过充电激发、电池模块的过放电激发、电池模块的加热激发;在测试中获取电池模块的温度、外观、电压随时间变化的数据,确定电池模块的热失控扩散过程状态参数。5.根据权利要求4所述的测试方法,其特征在于,所述电池模块的短路激发测试条件为:-40~65℃下,在环境箱内放入一个电池模块,静置30~120min,保证电池模块整体温度与环境箱内温度一致;向电池模块中的中心位置的单体电池进行短路激发;记录电池模块中短路电池的电压、短路电流和温度变化以及相邻的电池的温度变化,测试实验前后的模块的状态和重量;其中,短路电阻为0.5mΩ~5mΩ,短路时间为10~30min。6.根据权利要求4所述的测试方法,其特征在于,所述电池模块的过充电激发测试条件为:25~65℃下,在环境箱内放入一个电池模块,静置30~60min,保证电池模块整体温度与环境箱内温度一致;向电池模...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔义唐玲刘宝卢世刚
申请(专利权)人:国联汽车动力电池研究院有限责任公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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