本发明专利技术公开了一种多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装置，包括热失控封闭实验罐、高压配气系统、锂电池夹持装置、外部刺激施加装置、热施加装置、多阶段气体收集系统、数据采集系统和总控柜；锂电池夹持装置包括锂电池夹持仓，在锂电池夹持仓内嵌入安装有上、下、前、后四个虎钳夹，所述虎钳夹内穿设有电池短路及充放电连接线；外部刺激施加装置安装在热失控封闭实验罐内并正对锂电池夹持装置；热施加装置包括可旋转盘、热辐射盘、加热保温装置和柔性保温膜；能用于研究多因素耦合作用下锂电池的热失控规律，提供的绝热实验环境能使实验结果更加真实有效。更加真实有效。更加真实有效。
【技术实现步骤摘要】
多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装置
[0001]本专利技术涉及汽车锂电池安全
，具体涉及一种多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装置。
技术介绍
[0002]锂电池热失控，是指锂电池内部产热远高于散热速率，在锂电池的内部积攒了大量的热量，从而引起了锂电池的热反应失控的现象，热失控可能导致喷射火、火灾甚至爆炸的发生。
[0003]锂电池热失控的过程中，锂电池会产生一些可燃气体，甚至是一些有毒气体，像硫化氢、氟化氢，对人造成损伤和危害，严重可能会引发火灾爆炸，造成非常大的人员伤亡与财产损失。而在日常生活中，锂电池的热失控通常不是由单一因素引起的，而是由于多因素耦合刺激下造成的，因此进行锂电池多因素耦合刺激实验对了解电池热失控的机理，减少事故的发生具有十分重要的作用。
[0004]现有的实验装置多为单一刺激施加装置，且现有的加热装置大多不能实现绝热环境，同时气体分析只关注热失控之后的气体组分，而随着电池使用环境的复杂化，锂电池发生热失控时的条件更加多元。这使得多因素耦合刺激下的锂电池热失控特性研究、热失控全过程的气体风险动态分析的需求更加突出，而现有的设备均无法实现。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在提供一种锂电池热失控实验装置，能用于研究多因素耦合作用下锂电池的热失控规律，能对热失控全过程进行多阶段气体全周期动态风险分析，提供的绝热实验环境能使实验结果更加真实有效。
[0006]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装置，包括热失控封闭实验罐、高压配气系统、锂电池夹持装置、外部刺激施加装置、热施加装置、多阶段气体收集系统、数据采集系统和总控柜；
[0007]所述高压配气装置包括真空泵、高压气瓶，所述真空泵、高压气瓶分别通过管路与热失控封闭实验罐相连，在高压气瓶的管路上设置有进气开关和高压气表，在真空泵的管路上设置有抽气开关；
[0008]所述锂电池夹持装置包括固定安装在热失控封闭实验罐内的锂电池夹持仓，所述锂电池夹持仓内开有左右贯通的方孔，在锂电池夹持仓内嵌入安装有上、下、前、后四个虎钳夹，四个虎钳夹共同用于夹持固定锂电池，所述虎钳夹内穿设有电池短路及充放电连接线；
[0009]所述外部刺激施加装置安装在热失控封闭实验罐内并正对锂电池夹持装置，包括从左到右依次水平相连的液压支柱、衔接杆和外接实验装置，所述外接实验装置包括挤压头、针刺头，所述外接实验装置采用择一方式与衔接杆实现可拆卸连接，所述液压支柱能推动外接实验装置水平移动从而对锂电池施加外部刺激；
[0010]所述热施加装置包括可旋转盘、热辐射盘、加热保温装置和柔性保温膜，加热保温装置安装于锂电池夹持仓的方孔四周，柔性保温膜紧密覆盖于锂电池夹持仓左侧，可旋转盘安装于锂电池夹持仓右侧，热辐射盘偏心设置在可旋转盘上，所述可旋转盘能转动使得要么热辐射盘正对锂电池夹持仓进行加热，要么热辐射盘错开锂电池夹持仓后可旋转盘作为外部刺激施加锂电池时的刚性受力面；
[0011]所述多阶段气体收集系统包括至少三个设置在热失控封闭实验罐外的气体收集容器，每个气体收集容器通过管路与热失控封闭实验罐相通，在该管路上单独配备有控制阀；
[0012]所述数据采集系统包括气体射流压力传感器、电池表面温度传感器和夹持仓温度传感器，电池表面温度传感器配备有柔性探头用于贴附在锂电池表面。
[0013]作为上述方案的优选，所述热失控封闭实验罐是由五面304不锈钢板及一面高强度透明钢化玻璃板封闭连接而成的矩形腔，在高强度透明钢化玻璃上开设有平移门。
[0014]进一步优选为，所述气体收集容器共五个，从左到右依次间隔设置在热失控封闭实验罐顶部，气体收集容器配备的控制阀为电磁阀。
[0015]进一步优选为，所述加热保温装置共八块，锂电池夹持仓的方孔的每个侧壁上安装有两块加热保温装置，且分别位于每个虎钳夹的两侧。
[0016]进一步优选为，所述可旋转盘的转动角度为180
°
。
[0017]进一步优选为，所述高压气瓶的瓶口位置处安装有减压阀，热失控封闭实验罐的顶部安装有真空压力表，所述外接实验装置与衔接杆通过螺纹实现可拆卸连接。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019](1)该实验装置结构设计合理，空间布置紧凑，试验方法操作简单，有利于节约科研人员的时间，方便快捷；
[0020](2)与现有技术相比，该实验装置集成了热失控封闭实验罐、高压配气系统、锂电池夹持装置、外部刺激施加装置、热施加装置、多阶段气体收集系统、数据采集系统，将物理挤压、针刺、电池短路、电池充放电、电池加热等多种刺激装置融为一体，以便研究多因素耦合作用下锂电池的热失控规律，能够更加准确的模拟锂电池热失控的过程，为锂电池安全技术的发展提供可靠的依据；
[0021](3)该实验装置配备多个气体收集容器并能单独进行控制，可以实现电池热失控过程中的分阶段集气，后可用气相色谱质谱分析仪(GCMS)进行气体组分的测定，进而多锂电池多阶段热失控气体风险开展评估；
[0022](4)采用热失控封闭实验罐提供第一层封闭空间，锂电池夹持仓、可旋转盘、柔性保温膜共同围成第二层封闭空间，能更真实地模拟锂电池热失控的工作环境；
[0023](5)加热保温装置结合热辐射盘，结合柔性保温膜为电池提供绝热环境的同时进行加热，保证电池释放的热量全部用来加热电池自身，而非释放给环境；在加热保温装置的基础上增设热辐射盘，一个用于缓慢加热及保温，一个用于快速加热，提高实验效率，同时保证电池快速响应的均匀受热；
[0024](6)热辐射盘偏心设置在可旋转盘上，既可以对锂电池夹持仓进行加热，当锂电池及环境达到实验温度时进行旋转，又可以作为外部刺激施加锂电池时的刚性受力面，同时防止对旋转热辐射盘造成破坏，结构设计非常巧妙。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的整体透视图。
[0026]图2为本专利技术的整体图。
[0027]图3为本专利技术的右视图。
[0028]图4为图3的A
‑
A剖视图。
[0029]图5为图3的B
‑
B剖视图。
[0030]图6为图5的C
‑
C剖视图。
[0031]其中，1
‑
高压气瓶；2
‑
减压阀；3
‑
真空泵；4
‑
进气开关；5
‑
抽气开关；6
‑
气体射流压力传感器；7
‑
电池表面温度传感器；8
‑
真空压力表；9
‑
平移门；10
‑
气体收集容器；11
‑
热失控封闭实验罐；12
‑
旋转盘转换器；13
‑
报警指示灯；14
‑
夹持仓温度传感器；15
‑
热辐射盘控制开关；16真空压力表开关；17...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多因素耦合刺激的锂电池热失控实验系统，其特征在于：包括热失控封闭实验罐(11)、高压配气系统、锂电池夹持装置、外部刺激施加装置、热施加装置、多阶段气体收集系统、数据采集系统和总控柜(28)；所述高压配气装置包括真空泵(3)、高压气瓶(1)，所述真空泵(3)、高压气瓶(1)分别通过管路与热失控封闭实验罐(11)相连，在高压气瓶的管路上设置有进气开关(4)和高压气表，在真空泵(3)的管路上设置有抽气开关(5)；所述锂电池夹持装置包括固定安装在热失控封闭实验罐(11)内的锂电池夹持仓(35)，所述锂电池夹持仓(35)内开有左右贯通的方孔，在锂电池夹持仓(35)内嵌入安装有上、下、前、后四个虎钳夹(29)，四个虎钳夹(29)共同用于夹持固定锂电池，所述虎钳夹(29)内穿设有电池短路及充放电连接线(27)；所述外部刺激施加装置安装在热失控封闭实验罐(11)内并正对锂电池夹持装置，包括从左到右依次水平相连的液压支柱(23)、衔接杆(24)和外接实验装置，所述外接实验装置包括挤压头(33)、针刺头(34)，所述外接实验装置采用择一方式与衔接杆(24)实现可拆卸连接，所述液压支柱(23)能推动外接实验装置水平移动从而对锂电池施加外部刺激；所述热施加装置包括可旋转盘(32)、热辐射盘(31)、加热保温装置(30)和柔性保温膜(26)，加热保温装置(30)安装于锂电池夹持仓(35)的方孔四周，柔性保温膜(26)紧密覆盖于锂电池夹持仓(35)左侧，可旋转盘(32)安装于锂电池夹持仓(35)右侧，热辐射盘(31)偏心设置在可旋转盘(32)上，所述可旋转盘(32)能转动使得热辐射盘(31)正对锂电池夹持仓(35)进行加热，或者热辐射盘(31)错...
【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，周刚，孔阳，李润之，陈旭，李玉莹，刘洋，杨思琪，马雨，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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