一种锂离子电池热失控特性测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种锂离子电池热失控特性测试装置，包括实验釜、固定装置、加热装置、针刺装置、摄像装置和控制装置。实验釜被设计为压力容器，安装了压力安全阀，防止实验过程中内部超压发生物理爆炸；实验釜上下各安装一处阀门，用于进气和出气；固定装置放置在实验釜内，用于固定加热板和锂离子电池；加热装置为两块大功率加热板；针刺装置固定在固定装置开槽中。本实验不仅可开展不同荷电状态锂离子电池在热滥用、针刺滥用和过充滥用三种滥用情形下热失控规律实验，还能通过收集、分析热失控产生的气体研究预警机制，将气体传感器集成放置釜内测试传感器灵敏度和有效性，对锂离子电池热失控预警、防控技术的研究意义重大。防控技术的研究意义重大。防控技术的研究意义重大。

A test device for thermal runaway characteristics of lithium ion batteries

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池热失控特性测试装置


[0001]本技术涉及锂离子热失控实验设备
，特别提供了锂离子在热滥用、机械滥用、过充滥用三种情形下热失控特性测试装置。

技术介绍

[0002]由于锂离子电池具有能量密度高、开路电压高、重量轻和环境污染小等诸多优点，已在消费电子领域、交通工具领域和航空航天领域中得到了广泛应用。然而由于锂离子电池自身的工作原理或生产时导致的内部缺陷，当发生热滥用、机械滥用和过充滥用时会发生热失控现象，其内部隔膜融化，电化学反应快速发生并转化生热，释放各种气体、颗粒物，引发火灾或爆炸。
[0003]目前锂离子电池热失控特性测试装置大多只能简单地完成三种典型滥用中的一种或两种，如《一种非接触式模拟过热锂电池热失控试验平台》(CN202010100543.6)使用支架和夹具固定锂离子电池，将可控温纳米加热圈环绕电池，通过非接触式引发锂离子电池热失控。这种平台仅能完成热滥用，但无法收集气体完成后续分析。此外，既能实现热滥用或过充滥用又能收集气体的装置往往无法实现机械滥用，如《一种检测锂电池热失控产气速率的试验装置和方法》(CN202010278821.7)使用密闭的试验箱，配合选择阀、真空泵、控制系统，通过导线与电加热板或锂离子电池连接，触发锂电池热失控，根据试验箱容积与锂电池容积、箱内初始压力与终止压力，得出锂电池热失控的产气速率。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为了解决现有测试装置的功能缺陷，提供一种既能完成热滥用、机械滥用和过充滥用三种滥用实验，又能收集气体便于在线、离线分析的锂离子电池热失控特性测试装置。
[0005]为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：
[0006]一种锂离子电池热失控特性测试装置，包括实验釜，实验釜内部安装有固定装置、加热装置和针刺装置，外部安装有摄像装置和控制装置。实验釜下部和上部分别安装有排污孔和出气孔，排污孔用于每次实验结束清洗残留物，出气孔用于导出锂离子电池热失控生成的气体；实验釜筒体下部预留两个进气孔，用于提供稳定的气流；实验釜对称两侧使用法兰片安装两片耐1.2MPa高压的玻璃观察窗，观察窗上固定高清摄像装置；实验釜筒体上部通过两个内螺纹孔安装起跳压力为1.0MPa的安全阀和数显式压力变送器。釜体上封头通过把手和固定铰链可以实现快速安全地开启、关闭，上封头对称两侧使用法兰片安装两片照明LED灯。
[0007]所述的固定装置包括带孔底座、端子线排、气体传感器；固定装置上部留有挖孔提手，两侧通过不锈钢槽放置两块加热装置，加热装置为加热板，两侧不锈钢槽外部可以紧贴放置两块锂离子电池，加热装置表面和锂离子电池表面分别放置贴片K型热电偶；固定装置下部的带孔底座通过挖槽放置两个针刺装置。
[0008]所述的控制装置括适配电源箱、连接实验釜内外部的小电流导电线和大电流导电线。
[0009]所述的控制装置在实施热滥用实验时，釜内部的加热装置、贴片K型热电偶、电压测试夹和气体传感器均通过端子线排连接釜外部的小电流导电线，根据各自通信协议连接至电脑端软件。
[0010]所述的控制装置在实施机械滥用实验时，釜内部的针刺装置、贴片K型热电偶和气体传感器均通过端子线排连接釜外部的小电流导电线，根据各自通信协议连接至电脑端软件，针刺装置通过无线遥控器远程控制。
[0011]所述的控制装置在实施过充滥用实验时，锂离子电池直接通过大电流导电线连接外部专用充电器，贴片K型热电偶和气体传感器均通过端子线排连接釜外部的小电流导电线，根据各自通信协议连接至电脑端软件。
[0012]本技术的有益效果为：
[0013]本技术的一种锂离子电池热失控特性测试装置，采用的加热装置能够实际模拟环境温度变化，并在一定范围内连续可调，提高了实验准确性；摄像装置安装在实验釜两侧的观察窗外，可以实时观察到釜内实验状况，可以捕捉实验全过程。本实验不仅可开展不同荷电状态锂离子电池在热滥用、针刺滥用和过充滥用三种滥用情形下热失控规律实验，还能通过收集、分析热失控产生的气体研究预警机制，将气体传感器集成放置釜内测试传感器灵敏度和有效性，对锂离子电池热失控预警、防控技术的研究意义重大。此外，实验釜被设计为压力容器，安装了压力安全阀，防止实验过程中内部超压发生物理爆炸；实验釜上下各安装一处阀门，便于产生稳定气流。
附图说明
[0014]图1为本技术的结构示意图；
[0015]图2为本技术中实验釜的内部结构示意图；
[0016]图3为图2的A
‑
A剖面示意图；
[0017]其中，10
‑
实验釜、20
‑
固定装置、30
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加热装置、40
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针刺装置、50
‑
摄像装置、60
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控制装置、70
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锂离子电池、11
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排污阀、12
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进气孔、13
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观察窗、14
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压力安全阀、15
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数显式压力变送器、16
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封头把手、17
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封头固定铰链、18
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照明窗、19
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出气孔、20
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固定装置、 21
‑
固定装置带孔底座、22
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端子线排、23
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气体传感器、61
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小电流导电线、62
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大电流导电线、63
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贴片K型热电偶。
具体实施方式
[0018]下面将结合本技术附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅为本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。
[0019]如图1所示，本技术所述的一种锂离子电池热失控特性测试装置，包括实验釜 10，实验釜10包括上封头、下封头和中间的筒体结构，采用6mm厚度的SUS304不锈钢焊接而成，内腔直径500mm、容积0.17m3，设计最高使用压力1.1MPa。上封头通过封头把手16和封头
固定铰链17实现快速打开和关闭，中间安装有耐热硅橡胶密封圈以保证两者的密封性。为便于观察和记录实验过程，上封头设置两处LED照明窗18，筒体两侧使用法兰片安装两片耐1.2MPa高压的玻璃观察窗，观察窗上固定高清摄像装置 50。
[0020]实验釜10上封头留有出气孔19，通过内螺纹安装出气阀门，用于导出热失控产生的气体做离线或在线分析；下封头留有排污孔11，通过内螺纹安装排水阀，用于每次实验结束内部清洗排水；下封头留有两处进气孔12，连接流量计控制的压缩空气以提供稳定的气流。实验釜10筒体的上部安装一个数显式压力变送器15，通过MODBUS通信协议传输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池热失控特性测试装置，其特征在于：包括实验釜(10)，实验釜(10)内部安装有固定装置(20)、加热装置(30)和针刺装置(40)，外部安装有高清摄像装置(50)和控制装置(60)，实验釜(10)下部和上部分别安装有排污孔(11)和出气孔(19)，实验釜(10)的筒体下部预留两个进气孔(12)，实验釜(10)的筒体对称两侧使用法兰片安装两片耐高压的玻璃观察窗(13)，观察窗(13)上固定高清摄像装置(50)，实验釜(10)的筒体上部通过两个内螺纹孔安装压力安全阀(14)和数显式压力变送器(15)，釜体上封头通过封头把手(16)和封头固定铰链(17)实现快速安全地开启、关闭，上封头对称两侧使用法兰片安装两片照明LED...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启兴，胡建，单志林，郭世伟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：