一种基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统和方法技术方案

本申请提供一种基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统和方法。该系统中，燃烧实验舱为腔体结构，且设置有连通腔体的进气口和抽气口，舱壁上对称布置有两个光学窗口，光学窗口安装有玻璃实验窗；燃烧实验舱的舱体内设置有加热装置，加热装置中放置待测试锂电池，并能够对待测试锂电池进行自动加热；TDLAS测试仪位于燃烧实验舱的外侧，包括：激光发射端和激光接收端，激光发射端和激光接收端分别正对燃烧实验舱的舱壁上对称布置的两个光学窗口；抽气单元与抽气口连通，用于将燃烧实验舱内抽真空至预设压强；进气单元与进气口连通，用于在燃烧实验舱内抽真空至预设压强后，向燃烧实验舱内充入惰性气体至标准大气压。烧实验舱内充入惰性气体至标准大气压。烧实验舱内充入惰性气体至标准大气压。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统和方法


[0001]本申请涉及电池安全
，特别涉及一种基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统和方法。

技术介绍

[0002]锂电池具有高能量密度、高电压、低自放率、环境友好等优点，在移动通讯和电子电器等领域得到了广泛使用，但锂电池的安全事故也频频出现，对锂电池性能进行安全检测已经成为一项日常工作，通过标准体系的电池性能检测是解决电池是否安全可靠的途径。
[0003]为了提高锂电池使用的安全性能，必须对锂电池热失控的复杂机理有更深刻的理解，目前，国内外机构组织制定了各种锂电池相应的安全检测，通过检测标准一般把安全检测的项目分为电学测试、机械测试、热测试和环境模拟测试四类。
[0004]虽然，目前对锂电池热测试的方法众多，但根据锂电池的复杂特征和热反应的复杂机理，需要找出合理的热测试方法以保证测量结果的准确性和安全性。
[0005]因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统和方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
[0007]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：本申请提供一种基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统，包括：燃烧实验舱、TDLAS测试仪、抽气单元和进气单元；所述燃烧实验舱为腔体结构，且设置有连通腔体的进气口和抽气口，舱壁上对称布置有两个光学窗口，所述光学窗口安装有玻璃实验窗；所述燃烧实验舱的舱体内设置有加热装置，所述加热装置中放置待测试锂电池，并能够对所述待测试锂电池进行自动加热；所述TDLAS测试仪位于所述燃烧实验舱的外侧，包括：激光发射端和激光接收端，所述激光发射端和所述激光接收端分别正对所述燃烧实验舱的舱壁上对称布置的两个所述光学窗口；所述抽气单元与所述抽气口连通，用于将所述燃烧实验舱内抽真空至预设压强；所述进气单元与所述进气口连通，用于在所述燃烧实验舱内抽真空至预设压强后，向所述燃烧实验舱内充入惰性气体至标准大气压。
[0008]优选的，所述燃烧实验舱的腔体内设置有水平底行架；所述加热装置包括：加热机架、电池固定单元和加热单元，所述加热机架包括：水平移动平台、垂直移动平台；所述水平移动平台可拆卸连接于所述水平底行架上，且能够在所述水平底行架上沿第一方向移动；所述垂直移动平台可拆卸连接于所述水平移动平台上，能够在所述水平移动平台上沿垂直方向上下移动；其中，所述第一方向为两个所述光学窗口的连线方向；所述电池固定单元座落于所述垂直移动平台上，包括：固定钢板、夹紧钢板和夹紧拉杆，所述固定钢板与所述夹紧钢板之间放置所述待测试锂电池，且通过所述夹紧拉杆夹紧所述待测试锂电池；所述加
热单元位于待测试锂电池与所述固定钢板之间，且所述加热单元上设置有多个加热棒。
[0009]优选的，所述水平移动平台包括：实验底板、第一固定架和第一连接角件；所述实验底板座落于所述水平底行架上，并与所述燃烧实验舱的腔体内壁相适配，且沿所述第一方向设有设有移动通槽；所述第一固定架包括：垂直固定件和垂直连接件，所述垂直固定件有两个，两个所述垂直固定件对称分布于所述移动通槽的两侧，且下端通过所述垂直连接件连接；所述第一连接角件位于所述移动通槽的上方，包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述垂直连接件可拆卸连接，所述第二连接部与所述水平底行架可拆卸连接。
[0010]优选的，所述垂直移动单元包括：第二固定架、第二连接角件和第一隔热板；所述第二固定架包括：水平固定件和水平连接件，所述水平固定件有两个，两个所述水平固定件的端部通过所述水平连接件相连；所述第二连接角件有两个，两个所述第二连接角件分别将两个所述水平固定件可拆卸连接于所述垂直固定件上，且所述第二连接角件与所述水平固定件底面相接；所述第一隔热板的两端分别座落于两个所述水平固定件的顶面，且所述第一隔热板的两端面分别与两个所述水平固定件的外侧面齐平，所述第一隔热板上座落所述电池固定单元。
[0011]优选的，所述电池固定单元还包括：第二隔热板，所述第二隔热板有两块，一块位于所述夹紧钢板与所述待测试锂电池之间，另一块位于所述固定钢板与所述加热板之间。
[0012]优选的，所述燃烧实验舱包括：燃烧舱和保温组件，所述燃烧舱内设置有承托部，且侧壁上开设所述光学窗口、所述进气口和所述抽气口；所述保温组件位于所述燃烧舱内，且座落于所述承托部上，所述保温组件内部安装所述加热装置，侧壁上开设正对所述光学窗口的通孔；且所述保温组件的外侧壁与所述燃烧舱的内侧壁之间留有间隙。
[0013]优选的，所述保温组件由1260等级的氧化铝纤维板组成。
[0014]优选的，所述玻璃实验窗为楔形，沿径向向外倾斜安装于所述光学窗口，且第一夹角小于第二夹角，其中，所述第一夹角为所述玻璃实验窗的内表面与垂直平面之间的夹角；所述第二夹角为所述玻璃实验窗的外表面与所述垂直平面之间的夹角。
[0015]优选的，所述玻璃实验窗的内表面和外表面均镀有宽带增透膜，所述宽带增透膜的波长范围为1260纳米至2340纳米；且所述玻璃实验窗的内表面和外表面的平均反射率小于1%。
[0016]本申请实施例还提供一种基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析方法，采用上述任一所述的基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统，对待测试锂电池进行热失控测试，其中，所述基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统包括：燃烧实验舱、TDLAS测试仪、抽气单元和进气单元；所述分析方法包括：打开所述抽气单元将所述燃烧实验舱抽真空至0.04兆帕后，向所述燃烧实验舱内充填氩气至标准大气压；打开所述燃烧实验舱的操作口，将所述待测试锂电池放置在所述燃烧实验舱内的加热装置中进行加热；且打开所述TDLAS测试仪，由所述TDLAS测试仪的激光发射端对准所述燃烧实验舱上的玻璃实验窗发射激光，并由所述TDLAS测试仪的激光接收端进行接收；响应于所述燃烧实验舱剧烈排气，且气体在所述燃烧实验舱的腔体内快速流动时，停止对所述待测试锂电池加热；记录实验数据15分钟后，关停TDLAS测试仪；待所述燃烧实验舱内的温度恢复正常后，使用安全气囊收集所述燃烧实验舱内的烟气。
有益效果
[0017]本申请实施例提供的基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统中，燃烧实验舱为腔体结构，且设置有连通腔体的进气口和抽气口，在进行锂电池的热失控测试时，通过与抽气口相连的抽气单元，将燃烧实验舱内抽真空至预设压强，由于进气口连相连的进气单元，向燃烧实验舱内充入惰性气体至标准大气压，以有效避免锂电池在燃烧过程中释放的物质与燃烧实验舱内的空气发生化学反应，使测量的数据更加准确。
[0018]在燃烧实验舱内抽真空至预设压强后，控制布置在燃烧实验舱内的加热装置对待测试锂电池进行自动加热，从而避免传统的锂电池热失控测试中的人为触发热失控所带来的潜在危险，使锂电池热失控触发更加安全、稳定。
[0019本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统，其特征在于，包括：燃烧实验舱、TDLAS测试仪、抽气单元和进气单元；所述燃烧实验舱为腔体结构，且设置有连通腔体的进气口和抽气口，舱壁上对称布置有两个光学窗口，所述光学窗口安装有玻璃实验窗；所述燃烧实验舱的舱体内设置有加热装置，所述加热装置中放置待测试锂电池，并能够对所述待测试锂电池进行自动加热；所述TDLAS测试仪位于所述燃烧实验舱的外侧，包括：激光发射端和激光接收端，所述激光发射端和所述激光接收端分别正对所述燃烧实验舱的舱壁上对称布置的两个所述光学窗口；所述抽气单元与所述抽气口连通，用于将所述燃烧实验舱内抽真空至预设压强；所述进气单元与所述进气口连通，用于在所述燃烧实验舱内抽真空至预设压强后，向所述燃烧实验舱内充入惰性气体至标准大气压。2.根据权利要求1所述的基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统，其特征在于，所述燃烧实验舱的腔体内设置有水平底行架；所述加热装置包括：加热机架、电池固定单元和加热单元，所述加热机架包括：水平移动平台、垂直移动平台；所述水平移动平台可拆卸连接于所述水平底行架上，且能够在所述水平底行架上沿第一方向移动；所述垂直移动平台可拆卸连接于所述水平移动平台上，能够在所述水平移动平台上沿垂直方向上下移动；其中，所述第一方向为两个所述光学窗口的连线方向；所述电池固定单元座落于所述垂直移动平台上，包括：固定钢板、夹紧钢板和夹紧拉杆，所述固定钢板与所述夹紧钢板之间放置所述待测试锂电池，且通过所述夹紧拉杆夹紧所述待测试锂电池；所述加热单元位于待测试锂电池与所述固定钢板之间，且所述加热单元上设置有多个加热棒。3.根据权利要求2所述的基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统，其特征在于，所述水平移动平台包括：实验底板、第一固定架和第一连接角件；所述实验底板座落于所述水平底行架上，并与所述燃烧实验舱的腔体内壁相适配，且沿所述第一方向设有移动通槽；所述第一固定架包括：垂直固定件和垂直连接件，所述垂直固定件有两个，两个所述垂直固定件对称分布于所述移动通槽的两侧，且下端通过所述垂直连接件连接；所述第一连接角件位于所述移动通槽的上方，包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述垂直连接件可拆卸连接，所述第二连接部与所述水平底行架可拆卸连接。4.根据权利要求3所述的基于TDLAS的锂电池热失控多组分在线分析系统，其特征在于，所述垂直移动平台包括：第二固定架、第二连接角件和第一隔热板；所述第二固定架包括：水平固定件和水平连接件，所述水平固定件有两个，两个所述水平固定件的端部通过所述水平连接件相连；所述第二连接角件有两个，两个所述第二连接角件分别将两个所述水平固定件可拆卸连接于所述垂直固定件上，且所述第二连接角件与所述水平固定件底面相...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶振翔，李滢，吴建松，杨小彬，蔡继涛，白一平，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：