[實用新型]一種用于鋰離子電池熱失控危險性研究的耐壓試驗裝置

有效

• 申請號: 201921333393.2
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN210245665U
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 王青松;趙春朋;段強領;李煌;孫金華
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;G01N25/20;G01N3/08
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 鄧治平;賈玉忠

本實用新型公開了一種鋰離子電池熱失控危險性研究的耐壓試驗裝置，整個試驗裝置包括熱失控反應腔體、溫度測試系統、壓力測試系統和氣體收集裝置。熱失控反應腔體為一圓柱形耐壓容器，一側端蓋上布置有電極和熱電偶接口；另一側端蓋上布置有熱電偶接口、亟需壓力表接口、氣體收集接口、壓力傳感器接口與備用多功能接口。該裝置可以用于：(1)設定電池熱失控條件，采用外部加熱或者過充方式誘導樣品電池發生熱失控；(2)收集電池發生熱失控后釋放的氣體以及固體產物，進行分析；(3)通過分析電池熱失控全過程中的特征參數，研究電池的熱失控危險性；(4)反應腔體內氣體氛圍可以為空氣或者惰性氣體。

技術領域

本實用新型屬于鋰離子電池安全的技術領域，具體涉及一種用于鋰離子電池熱失控危險性研究的耐壓試驗裝置。

背景技術

近年來，隨著化石能源的不斷消耗與溫室效應等環境問題的日益嚴峻，在能源危機與環境污染的雙重壓力下，我國大力發展新能源電動汽車與電化學儲能電站。新能源汽車的主要動力來源和電化學儲能電站的主要儲能介質都是鋰離子電池。鋰離子電池發展至今，其技術已經相對成熟，具有能密度高、循環壽命長、無記憶效應等優勢；然而，鋰離子電池在單位成本、安全性能等方面仍存在許多亟需解決的問題，其中安全問題尤為嚴峻。受限于鋰離子電池的特殊性質，當鋰離子電池處于濫用條件下時，其內部會發生一系列連鎖反應，導致電池內部溫度快速上升并產生大量氣體，這可能會造成鋰離子電池的熱失控，進而發展成嚴重的火災甚至爆炸事故。為了更好地防控鋰離子電池的熱失控及其火災，需要對鋰離子電池的熱失控機制、災害特性及其預防方法進行研究。根據國內外學者的研究以及近年來發生的鋰離子電池火災事故分析，造成鋰離子電池發生熱失控的濫用條件中，熱濫用與電濫用較為常見；此外，可以用來判定鋰離子電池熱失控危險性的主要特征參數基本為電池表面溫度、環境溫度、電壓變化、氣體成分變化和氣壓變化等。開展鋰離子電池的熱失控危險性研究，不僅可以揭示不同材料體系、不同型號的鋰離子電池的熱失控機理，而且還可以為鋰離子電池熱失控預警、抑制鋰離子電池熱失控的發生與傳播、優化電池模組設計，實現鋰離子電池的安全利用等提供可靠的實驗依據和技術指導。本實用新型的目的在于提供一種能夠開展鋰離子電池熱失控危險性研究的試驗臺。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種能夠開展鋰離子電池熱失控危險性研究的試驗臺。該裝置可以用于：(1)設定電池熱失控條件，采用外部加熱或者過充方式誘導樣品電池發生熱失控；(2)收集電池發生熱失控后釋放的氣體以及固體產物，進行分析；(3)通過分析電池熱失控全過程中的特征參數，研究電池的熱失控危險性；(4)反應腔體內氣體氛圍可以為空氣或者惰性氣體。

本實用新型采用的技術方案為：一種鋰離子電池熱失控危險性研究的耐壓試驗裝置，整個試驗裝置包括熱失控反應腔體、溫度測試系統、壓力測試系統和氣體收集裝置，熱失控反應腔體由熱失控反應腔體主體1、反應腔體前法蘭端蓋2和反應腔體后法蘭端蓋3組成，熱失控反應腔體主體1為圓柱型，反應腔體前法蘭端蓋2、反應腔體后法蘭端蓋3分別開有6個固定螺栓開口11，反應腔體前法蘭端蓋2、反應腔體后法蘭端蓋3分別通過6個螺栓穿過固定螺栓開口與熱失控反應腔體主體1連接，反應腔體前法蘭端蓋2、反應腔體后法蘭端蓋3上都開有O型圈固定槽5用于布置O型密封圈，反應腔體前法蘭端蓋2上布置有6個熱電偶接口10和兩對電極柱4，一對電極柱用于測量樣品電池電壓，同時可以用于過充實驗時對樣品電池進行充放電循環，另一對電極柱用于給加熱器供電，加熱器可以對樣品電池進行加熱；反應腔體后法蘭端蓋3上布置有4個熱電偶接口10，1個氣體傳輸接口6，1個機械壓力表接口7，1個壓力傳感器接口9和1個備用多功能接口8；通過氣體傳輸接口6，熱失控反應腔體與氣體接收裝置連接；由熱失控反應腔體至氣體收集裝置，順著氣流方向分別為第三閥門16、單向閥17、第二閥門15、機械壓力表14、耐壓集氣鋼瓶12和第一閥門13。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：

(1)本實用新型提供了一種可以進行鋰離子電池熱失控危險性研究的裝置，并能對熱失控過程中的重要特征參數進行實時記錄，同時可以收集熱失控產物進行檢測，且能人為控制試驗環境和試驗條件。