[發(fā)明專利]電池內(nèi)短路的測試裝置及觸發(fā)方法

有效

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• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104078717A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張明軒;歐陽明高;盧蘭光
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H01M10/48
• 分類號: H01M10/48
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池內(nèi)短路的測試裝置及觸發(fā)方法。

背景技術(shù)

在能源危機與環(huán)境污染的雙重壓力下，汽車動力系統(tǒng)電動化逐漸成為未來汽車的技術(shù)發(fā)展主流。鋰離子電池因其能量密度和循環(huán)壽命方面的優(yōu)勢，是電動汽車動力來源的主要選擇之一。然而，鋰離子動力電池的安全性事故偶有發(fā)生，鋰離子動力電池的安全性問題已成為威脅人民群眾的生命財產(chǎn)安全，并阻礙電動汽車的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的難題之一。

鋰離子動力電池的多數(shù)安全問題都可以通過電氣管理或溫度管理等外部措施進(jìn)行控制或緩解。當(dāng)今多數(shù)電動汽車廠家都在自己的動力電池模塊中應(yīng)用了此類措施以提高安全性。然而，由內(nèi)短路引起的熱失控是所有安全問題中最為棘手難解的課題，造成內(nèi)短路的成因很多，各種不同情況或原因可能引發(fā)不同程度的內(nèi)短路和危險性，它并不能通過現(xiàn)有的電氣管理或溫度管理等外部措施進(jìn)行有效的控制和緩解。而多數(shù)在電池正常使用過程中的安全問題都與內(nèi)短路相關(guān)，不僅在電動汽車領(lǐng)域如此，在其他使用鋰離子電池的領(lǐng)域也是如此，如數(shù)碼產(chǎn)品、飛機等。

目前，內(nèi)短路的發(fā)現(xiàn)和預(yù)測依然是電池安全問題中的一個難點。許多標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)短路測試方法，如擠壓、針刺、外短路等，由于會在測試過程中破壞電池的完整性，使電池發(fā)生嚴(yán)重的損毀，從而與實際使用過程發(fā)生的內(nèi)短路具有根本的區(qū)別，不能真切模擬電池的內(nèi)短路狀態(tài)。因此，當(dāng)今內(nèi)短路測試與研究的主要困難就在于找到合適的方法觸發(fā)內(nèi)短路。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種能真切模擬電池的內(nèi)短路狀態(tài)的電池內(nèi)短路的測試裝置及觸發(fā)方法。

一種電池內(nèi)短路的測試裝置，包括：電池及設(shè)置于所述電池內(nèi)部的至少一形變元件，所述形變元件包括至少一形變部，所述形變部具有至少一尖端，所述形變元件具有一觸發(fā)溫度，當(dāng)該形變元件的溫度等于或高于該觸發(fā)溫度時，所述形變部向所述電池的隔膜所在的方向發(fā)生形變并使所述至少一尖端將所述隔膜刺穿，從而引發(fā)所述電池內(nèi)短路。

一種電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，包括：在電池內(nèi)部設(shè)置至少一形變元件，所述形變元件包括至少一形變部，所述形變部具有至少一尖端，所述形變元件具有一觸發(fā)溫度，當(dāng)該形變元件的溫度等于或高于該觸發(fā)溫度時，該形變部具有所述尖端的一側(cè)向所述電池的隔膜所在的方向發(fā)生形變；以及對所述電池進(jìn)行加熱，使該形變元件的溫度等于或高于所述觸發(fā)溫度，該形變部發(fā)生形變并將所述隔膜刺穿，從而引發(fā)所述電池內(nèi)短路。

本發(fā)明所提供電池內(nèi)短路的測試裝置及觸發(fā)方法通過溫度變化觸發(fā)所述形變元件發(fā)生形變將電池隔膜刺穿而引發(fā)電池內(nèi)短路，該方法簡單、方便而且容易操作，所述形變元件不會對所述電池的完整性造成破壞，能更真切模擬電池實際使用過程中的內(nèi)短路狀態(tài)，這為電池安全問題研究和電池設(shè)計時的安全性能評估、對比提供了一種可靠、高效的內(nèi)短路觸發(fā)方式，對于電池內(nèi)短路領(lǐng)域的研究，以及電池設(shè)計研發(fā)和性能對比中的安全性能評估具有關(guān)鍵作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實施例所述電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法的示意圖。

圖2為本發(fā)明第一實施例所述電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法形成隔膜缺口的示意圖。

圖3為本發(fā)明第二實施例所述形變元件的俯視圖。

圖4a和圖4b分別為本發(fā)明第二實施例所述形變元件發(fā)生形變前后的主視圖。

圖5為本發(fā)明第二實施例形變元件設(shè)置在負(fù)極材料層與隔膜之間的示意圖。

圖6為圖5中的形變元件觸發(fā)正極材料-負(fù)極材料類型內(nèi)短路的示意圖。

圖7為圖5中的形變元件觸發(fā)負(fù)極材料-正極極板類型內(nèi)短路的示意圖。

圖8為本發(fā)明第二實施例將形變元件設(shè)置在負(fù)極材料層與負(fù)極極板之間的示意圖。

圖9為圖8中的形變元件觸發(fā)正極材料-負(fù)極極板類型內(nèi)短路的示意圖。

圖10為圖8中的形變元件觸發(fā)正極極板-負(fù)極極板類型內(nèi)短路的示意圖。

圖11a和圖11b分別為本發(fā)明第三實施例所述電池內(nèi)短路的測試裝置的形變元件被觸發(fā)前后的示意圖。

主要元件符號說明