一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出的是一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其结构包括供气系统，反应箱体，气体收集系统；所述反应箱体内有电池热失控加热模块、整流层、整流管，电池热失控加热模块有样品室，样品室的上开口处有点火装置；所述气体收集系统内有电加热线圈、气体分析仪、排烟风机；供气系统与整流管的入气口连通，整流管的出气孔通向整流层，整流层覆盖在整流管周围，气体收集系统位于电池热失控加热模块的上方。本实用新型专利技术方便适用于从惰性到富氧不同氧气浓度下锂离子电池热失控气体有效燃烧热和完全燃烧热的测量，为测量过程提供了一种具备对气体流量、气体浓度进行控制和监测的装置。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置
本技术涉及一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，属于锂离子电池热失控气体燃烧热测定

技术介绍
锂离子电池具有储能大、功率大、无污染等优点，在各个领域的应用越来越广泛，尤其是电子产品方面，如手机、电脑、新能源汽车等；随着电子产品的日益发展，锂离子电池的需求和生产也不断增长，传统液态电解液锂离子电池因其能量密度高且有机电解液体系易燃，当发生误用、滥用、受热、碰撞、过充时，易引发热失控等不安全事故；因此，对锂离子电池的热安全性研究一直备受关注，其安全性能被视为目前阻碍其大规模应用的主要技术瓶颈之一；因此，在电池材料热稳定性和电池安全性方面的研究具有重大的理论及现实意义。目前，测试固体可燃物热解及燃烧的设备较多，其中对中等尺度材料热安全性的研究，最常用的是由美国国家标准与技术研究院（NIST）研制的锥型量热仪(ConeCalorimeter)，美国FMGlobal火焰蔓延量热仪(FPA)，以上设备为标准仪器已经在世界各国被广泛应用；但现有装置只能实现在标准大气气氛下对标准尺寸样件热解着火及燃烧过程的研究，限制了非标准尺寸样件及非标热环境下材料的燃烧过程的研究，此外，在其他一些特殊场所（如航空航天器内）其氧气含量也与常规气氛差别较大，材料在受热后表现出来的热解反应过程及燃烧行为与常规条件下有很大差别；因此，现有标准设备不能实现锂离子电池的特殊受热条件，也无法测量热控制后其产生的气相可燃物的燃烧热，很大程度上限制了对锂离子电池热安全性的定量研究。
技术实现思路
本技术提出的是一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其目的旨在解决现有标准设备对锂离子电池热失控气体燃烧热测定时无法对不同氧气浓度的热失控环境进行监测、控制的问题。本技术的技术解决方案：一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其结构包括供气系统，反应箱体，气体收集系统；所述反应箱体内有电池热失控加热模块、整流层、整流管，电池热失控加热模块有样品室，样品室的上开口处有点火装置；所述气体收集系统内有电加热线圈、气体分析仪、排烟风机；供气系统与整流管的入气口连通，整流管的出气孔通向整流层，整流层覆盖在整流管周围，气体收集系统位于电池热失控加热模块的上方。本技术的优点：1）本技术方便适用于从惰性到富氧不同氧气浓度下锂离子电池热失控气体有效燃烧热和完全燃烧热的测量，为测量过程提供了一种具备对气体流量、气体浓度进行控制和监测的装置；2）本技术方便实现锂离子电池热失控气体有效燃烧热和完全燃烧热的两种燃烧状态测试。附图说明附图1是锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置的结构示意图。附图2是电池热失控加热模块的结构示意图。附图3是第一支架的结构示意图。附图4是第一支架的上面板结构示意图。附图5是第一支架的下面板结构示意图。附图6是圆形整流管的结构示意图。附图7是第二支架的结构示意图。附图8是第二支架的上金属板的结构示意图。附图9是气体收集系统的结构示意图。附图中1是空气储气瓶，2是氧气储气瓶，3是氮气储气瓶，4是空气减压阀，5是氧气减压阀，6是氮气减压阀，7是空气流量控制阀，8是氧气流量控制阀，9是氮气流量控制阀，10是流量计，11是柱状干燥管，12是第二支架，13是第一支架，14是整流层，15是采集模块，16是电脑，17是电池热失控加热模块，18是点火装置，19是反应箱体，20是折页，21是集气罩，22是中空陶瓷纤维块，23是电加热线圈，24是气体分析仪，25是排烟风机，26是热电偶，27是锂离子电池样件，28是铜管，29是加热丝，30是陶瓷纤维块，31是不锈钢桶，32是直流调节电源，33是第一支架的上面板，34是第一支架的下面板，35是第一支架的螺杆，36是整流管，37是整流管上的出气孔，38是整流管上的入气口，39是第二支架的金属支撑柱，40是第二支架的上金属板，41是第二支架的下金属板，42是第二支架上金属板的通气孔，43是螺纹孔。具体实施方式一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其结构包括供气系统，反应箱体19，气体收集系统；所述反应箱体19内有电池热失控加热模块17、整流层14、整流管36，电池热失控加热模块17有样品室，样品室的上开口处有点火装置18；所述气体收集系统内有电加热线圈23、气体分析仪24、排烟风机25；供气系统与整流管36的入气口连通，整流管36的出气孔通向整流层14，整流层14覆盖在整流管36周围，气体收集系统位于电池热失控加热模块17的上方。所述电池热失控加热模块17包括铜管28、加热丝29、陶瓷纤维块30、不锈钢桶31，加热丝29缠绕在铜管28的外表面，陶瓷纤维块30包裹在加热丝29外部和铜管28底部，在陶瓷纤维块30外部为不锈钢桶31；工作时，铜管28作为样品室使用，将锂电池样件放置在铜管28内。所述铜管28的外表面包裹第一层耐热胶带，第一层耐热胶带位于铜管28的外表面和加热丝29之间，在铜管28侧壁长轴向方向钻一孔，所述在铜管28侧壁长轴向方向钻一孔为在铜管28侧壁上，从铜管28侧壁的顶部沿铜管28的长度方向竖直向下钻一孔，在孔内固定有热电偶26用以监测铜管28的温度变化，热电偶26优选为K型热电偶，K型热电偶插在所钻的孔内，通过孔对K型热电偶进行固定，铜管28外表面的耐热胶带起绝缘作用，K型热电偶与反应箱体19外部的采集模块15连接，采集模块15可将采集到的温度数据存储到相关电脑16中；在加热丝29外部还包裹另一层耐热胶带，另一层耐热胶带位于加热丝29和陶瓷纤维块30之间起绝缘作用。所述铜管28优选为内径18mm、外径22mm、高67mm的纯铜管；所述在铜管侧壁长轴向方向所钻孔的深度优选为34mm、直径优选为1mm；所述陶瓷纤维块30整体优选为圆柱体形状，铜管28正好被包裹在圆柱体形状陶瓷纤维块的中间，铜管28的上端不封闭，铜管28的上端用于放入锂离子电池样件；圆柱体陶瓷纤维块优选为导热率≤0.04W/mK的陶瓷纤维制成，用低导热率的圆柱体陶瓷纤维块包裹以达到较好的隔热效果；所述加热丝优选为Cr20Ni80材质，加热丝29的直径优选为1mm，加热丝29与反应箱体19外部的直流调节电源连接，加热丝29的输出功率通过直流调节电源的电压控制；所述不锈钢桶31优选为高90mm、内径90mm、桶壁厚1mm的不锈钢桶，通过不锈钢桶31来容纳陶瓷纤维块30，以方便移动整个电池热失控加热模块17；根据产品规格，铜管28外部表面包裹的第一层耐热胶带和加热丝29外部包裹的另一层耐热胶带均优选为导热率高于1.0W/mK的耐热胶带，选用热导率相对较高的耐热胶带，有利于加热丝29产生的热量快速传递给铜管28。所述电池热失控加热模块17下方有第一支架13，第一支架13用以支撑和固定整个电池热失控加热模块17；第一支架包括上面板33、下面板34、若干螺杆35，上面板33和下面板34呈一上一下平行相对放置，若干螺杆35均呈竖直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其特征是包括供气系统，反应箱体，气体收集系统；所述反应箱体内有电池热失控加热模块、整流层、整流管，电池热失控加热模块有样品室，样品室的上开口处有点火装置；所述气体收集系统内有电加热线圈、气体分析仪、排烟风机；供气系统与整流管的入气口连通，整流管的出气孔通向整流层，整流层覆盖在整流管周围，气体收集系统位于电池热失控加热模块的上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其特征是包括供气系统，反应箱体，气体收集系统；所述反应箱体内有电池热失控加热模块、整流层、整流管，电池热失控加热模块有样品室，样品室的上开口处有点火装置；所述气体收集系统内有电加热线圈、气体分析仪、排烟风机；供气系统与整流管的入气口连通，整流管的出气孔通向整流层，整流层覆盖在整流管周围，气体收集系统位于电池热失控加热模块的上方。


2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其特征是所述电池热失控加热模块包括铜管、加热丝、陶瓷纤维块、不锈钢桶，加热丝缠绕在铜管的外表面，陶瓷纤维块包裹在加热丝外部和铜管底部，在陶瓷纤维块外部为不锈钢桶。


3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其特征是所述铜管的外表面包裹第一层耐热胶带，第一层耐热胶带位于铜管的外表面和加热丝之间，在铜管侧壁上，从铜管侧壁的顶部沿铜管的长轴方向竖直向下钻一孔，在孔内固定有热电偶，在加热丝外部还包裹另一层耐热胶带，另一层耐热胶带位于加热丝和陶瓷纤维块之间。


4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其特征是所述电池热失控加热模块下方有第一支架，第一支架用以支撑和固定整个电池热失控加热模块；第一支架包括上面板、下面板、若干螺杆，上面板和下面板呈一上一下平行相对放置，若干螺杆均呈竖直放置连接上面板和下面板；上面板用于支撑电池热失控加热模块，下面板为底座，下面板设置有中空部分，中空部分用于放置整流管，上面板和下面板具有对应的螺纹孔，每根螺杆的上、下端均有螺纹，螺杆上的螺纹与对应的螺纹孔相匹配，螺杆能够通过对应的螺纹孔穿过上面板，通过转动螺杆以调节上面板和下面板之间的距离、进而调整第一支架的整体高度和水平，第一支架位于反应箱体内。


5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其特征是所述整流层覆盖在整流管四周，整流层和整流管位于电池热失控加热模块下方；所述整流层为氧化硅玻璃珠整流层，所述整流管为圆形整流管，圆形整流管内外壁上均匀分布有出气孔；所述圆形整流管为中空不锈钢方管围绕而成，在圆形整流管所围成的圆圈中间有两根垂直交叉的不锈钢方管，每根不锈钢方管的两端分别与圆形整流管连接导通，两根垂直交叉的不锈钢方管在交叉处连通、且在交叉处开有入气口，入气口位于圆形整流管整体的中心点处。


6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控气体燃烧热测定装置，其特征是所述反应箱体为石英玻璃罩，石英玻璃罩四周、底部、以及与气体收集系统连接处均采取密封连接，石英玻璃罩正面...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚俊辉，朱智轩，翟春婕，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32