一种电池热失控的早期烟气特征测试平台及其测量方法技术

本发明专利技术属于测试仪器领域，具体涉及一种电池热失控的早期烟气特征测试平台以及早期烟气特征的测量方法。该测试平台用于测量待测电池在不同引发条件造成的热失控状态下对应的早期烟气特征。平台内包括：试验容器、气流组织系统、风速传感器、声压传感器、气压传感器、失控引发机构、烟道气体在线分析组件、采样装置、电学测量组件，以及上位机。其中，试验容器包括燃烧室和烟道。气流组织系统向试验容器内通入背景气体，并使得背景气体从燃烧室底部进入，并在电池下方向上抬升，最后沿烟道末段排出。烟道气体在线分析组件包括第一热电偶传感器、气体分析仪、VOC监测仪。本发明专利技术解决了电池热失控的早期烟气特征研究难度大，危险性高的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种电池热失控的早期烟气特征测试平台及其测量方法


[0001]本专利技术属于测试仪器领域，具体涉及一种电池热失控的早期烟气特征测试平台以及电池热失控早期烟气特征的测量方法。

技术介绍

[0002]锂电池等可充电电池技术的快速进步使得电子产业和新能源汽车产业的发展进入了快车道。在环保观念日益深入的今天，以电动汽车为代表的新能源汽车大有直接取代燃油汽车发展势头。在这种趋势中，提高电池能量密度和充电性能，以及提升电池的安全性正成为技术人员亟需解决的技术难题。
[0003]但电池热失控引发的火灾严重威胁用电设备的安全，安全性成为制约其发展的重要因素。考虑到电池热失控导致的火灾事故具有发展速度快、难以逆转和危害性大的特点，因此，对电池热失控进行早期探测，为电池安全防护或火情防护预留反应时间，是电池安全领域的一个重要研究方向。
[0004]对于锂电池等一系列可充电电池而言，在电池发生热失控后，一般会释放出氢气、甲烷、一氧化碳等气体，当发生爆燃或产生明火后也会产生烟颗粒。因此，如果分析电池热失控早期的烟气特征，并以此设计相应的探测器，应当可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池热失控的早期烟气特征测试平台，其特征在于，其用于测量待测电池在不同引发条件造成的热失控状态下对应的早期烟气特征；所述早期烟气特征测试平台包括：试验容器，其包括燃烧室和烟道；所述燃烧室的中央设置一个电池夹具；所述燃烧室的底部设有气体入口，顶部设置呈倒漏斗状的集烟罩，集烟罩顶部的气体出口与一根水平放置的烟道连通；所述烟道中与燃烧室的接口处设置稳流管，烟道的外壁上设置多个设备安装用通孔；气流组织系统，其用于向试验容器内通入背景气体，并形成一个使得背景气体从燃烧室底部进入，并在电池夹具下方向上竖直抬升，最后沿烟道末段的出口排出的气体对流环境；风速传感器，其安装在所述烟道中稳流管后10cm处；声压传感器，其安装在燃烧室内并用于测量电池热失控过程的噪声信息；气压传感器，其安装在燃烧室内并用于测量电池热失控过程中环境瞬时气压的状态数据；失控引发机构，其安装在所述电池夹具处，所述失控引发机构包括针刺执行器、挤压执行器和加热装置，三者分别用于对待测试的电池进行针刺、挤压和加热操作；烟道气体在线分析组件，其包括第一热电偶传感器、气体分析仪、VOC监测仪；所述烟道气体在线分析组件中的各项仪器安装在烟道外壁上的各个通孔中，且检测元件插入到所述烟道内；所述第一热电偶传感器位于烟道前端最靠近稳流管的一侧，所述气体分析仪和VOC监测仪位于相对第一热电偶传感器靠后的一侧；采样装置，其包括烟雾颗粒采样装置和烟气采样装置；所述采样装置中的各项仪器安装在烟道外壁上的通孔中，并位于靠近烟道末端的位置；电学测量组件，其安装在所述电池夹具中；所述电学测量组件通过电极片与待测量的电池电连接，用于模拟出待测电池的充电、放电和自然状态，并获取电池在测量过程中的电参数；所述电学测量组件还用于模拟电池的短路故障；上位机，其与所述气流组织系统、风速传感器、声压传感器、气压传感器、失控引发机构、在线分析机构、采样装置和电学测量组件电连接；所述上位机分别用于：一、控制气流组织系统在燃烧室内产生满足预设条件的均匀对流的背景气体环境，并保证初始状态下风速传感器的实测值为0.2
±
0.02m/s；二、控制失控引发机构或电学测量组件按照测试任务引发待测电池热失控，并结合声压传感器的采样数据确定热失控的触发时刻；三、获取在线监测组件、电学测量组件和气压传感器的实时测量数据；四、获取采样装置采集到的样本在离线设备中的样本检测结果；五、对在线测量的样本数据和样本离线分析的检测结果进行综合分析，并生成一份完整的电池热失控早期烟气特征分析报告。2.如权利要求1所述的电池热失控的早期烟气特征测试平台，其特征在于：所述试验容器中还包括至少一个可开合的密封门以及至少一个透明的观察窗；所述试验容器的内部设置防火层；或者在所述试验容器的观察窗外设置同时具有红外和全彩摄像头的双目相机，所述双目相机用于记录热失控实验过程中的影像数据。3.如权利要求2所述的电池热失控的早期烟气特征测试平台，其特征在于：所述气流组
织系统包括：高压气瓶、阀体、气体流量计、离心风机，以及低速轴流风机；所述高压气瓶内盛装有所需的背景气体；阀体用于控制高压气瓶向所述燃烧室排放背景气体的阀门开度；气体流量计分别安装在燃烧室气体入口和烟道出口的位置，用于测量两处流经的气体流量；所述离心风机安装在烟道的末端，用于将燃烧室内的气体从试验容器中排出；所述低速轴流风机安装在燃烧室底部正对电池夹具的位置，并用于产生竖直向上的升力。4.如权利要求3所述的电池热失控的早期烟气特征测试平台，其特征在于：所述背景气体采用氮气，或采用氮气与氧气按照8:2的物质的量比经混气阀混匀后的混合气体。5.如权利要求1所述的电池热失控的早期烟气特征测试平台，其特征在于：所述电池夹具上还设置有第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张和平，刘邵南，陆松，周琪勇，马伟通，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：