[發明專利]一種受圍擋的鋰離子電池組熱濫用實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202010799329.4
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111864283A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張培紅;李子建;張新偉;富雨生;李娜;張鋒澤;劉雨晴
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/48;G01D21/02;G01R31/385
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種受圍擋的鋰離子電池組熱濫用實驗裝置，其特征在于：包括防爆倉體、圍擋外殼、鋰離子電池組、電加熱棒、電加熱板及電子秤；所述防爆倉體上設有觀察窗口，防爆倉體內還配置有用于保持倉內空氣流通的通風系統；所述電子秤位于防爆倉體內部且安裝在防爆倉體的底板上；所述電加熱板采用L型結構，電加熱板固定架設在電子秤上，所述圍擋外殼放置在電加熱板上；所述鋰離子電池組封裝在圍擋外殼內部，在鋰離子電池組內設有一個鋰離子電池空置區，所述電加熱棒位于鋰離子電池空置區內。

2.根據權利要求1所述的一種受圍擋的鋰離子電池組熱濫用實驗裝置，其特征在于：所述圍擋外殼包括電池存儲箱和封蓋，由電池存儲箱和封蓋組合構成完整的圍擋外殼；所述鋰離子電池組位于電池存儲箱內部。

3.根據權利要求1所述的一種受圍擋的鋰離子電池組熱濫用實驗裝置，其特征在于：在所述圍擋外殼的外部、圍擋外殼內部的縫隙內、鋰離子電池組的鋰離子電池縫隙內均安裝有溫度傳感器，溫度傳感器采用K型鎧裝熱電偶。

4.根據權利要求3所述的一種受圍擋的鋰離子電池組熱濫用實驗裝置，其特征在于：在所述鋰離子電池組的鋰離子電池接觸面之間安裝有導熱傳感器。

5.根據權利要求4所述的一種受圍擋的鋰離子電池組熱濫用實驗裝置，其特征在于：在所述防爆倉體的觀察窗口外側架設有紅外攝像儀，在防爆倉體內部設置有煙氣傳感器和輻射熱流計。

6.根據權利要求5所述的一種受圍擋的鋰離子電池組熱濫用實驗裝置，其特征在于：在所述防爆倉體外部設置有計算機、數據采集器和控制器，所述溫度傳感器、導熱傳感器、煙氣傳感器、輻射熱流計及電子秤的數據輸出端均與數據采集器進行電連接，數據采集器與計算機進行電連接；所述電加熱棒和電加熱板的控制端與控制器進行電連接，控制器與計算機進行電連接。

7.一種受圍擋的鋰離子電池組熱濫用實驗方法，采用了權利要求1所述的受圍擋的鋰離子電池組熱濫用實驗裝置，其特征在于包括如下步驟：

①、開展受圍擋的由內部熱源導致的鋰離子電池組熱失控及燃燒實驗

步驟一：確定鋰離子電池的型號、種類和數量，按照設定好的連接方式和排列方式將選定好的鋰離子電池組裝成鋰離子電池組，同時預留出鋰離子電池空置區用于放置電加熱棒，然后將組裝好的鋰離子電池組封裝到圍擋外殼內部；

步驟二：啟動電加熱棒，為鋰離子電池組的熱失控或燃燒提供熱源；

步驟三：通過鋰離子電池縫隙內的溫度傳感器測量鋰離子電池組內部的溫度數據，直到鋰離子電池組內部的溫度達到實驗設定的溫度變化幅度時，關閉電加熱棒；

步驟四：記錄下所有溫度傳感器測量到的溫度數據，確定鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時實驗裝置內的溫度分布情況；利用導熱傳感器測量鋰離子電池之間的導熱系數；利用煙氣傳感器識別鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時實驗裝置內生成的氣體組分；利用輻射熱流計測量鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時火焰及圍擋外殼的熱輻射；利用紅外攝像儀對鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時的環境溫度和圍擋外殼表面溫度進行記錄；利用電子秤測量鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時的質量損失；

步驟五：當鋰離子電池組的熱失控或燃燒過程結束后，并待到防爆倉體的環境溫度恢復到常溫狀態后，清理殘余物，在不改變鋰離子電池的型號、種類、數量、連接方式和排列方式的前提下，重新選取鋰離子電池組裝成鋰離子電池組，但需要調整電加熱棒的放置位置，然后重復步驟二至步驟四；

步驟六：當鋰離子電池組的熱失控或燃燒過程結束后，并待到防爆倉體的環境溫度恢復到常溫狀態后，清理殘余物，在不改變鋰離子電池的型號、種類、數量、連接方式和排列方式的前提下，重新選取鋰離子電池組裝成鋰離子電池組，且更換上厚度和熱惰性系數不同的圍擋外殼來封裝鋰離子電池組，然后重復步驟二至步驟五；

步驟七：當鋰離子電池組的熱失控或燃燒過程結束后，并待到防爆倉體的環境溫度恢復到常溫狀態后，清理殘余物，調整鋰離子電池的型號、種類、數量、連接方式或排列方式，重新選取鋰離子電池組裝成鋰離子電池組，然后重復步驟二至步驟六；

②、開展受圍擋的由外部熱源導致的鋰離子電池組熱失控及燃燒實驗

步驟一：確定鋰離子電池的型號、種類和數量，按照設定好的連接方式和排列方式將選定好的鋰離子電池組裝成鋰離子電池組，且不用預留鋰離子電池空置區來安裝電加熱棒，然后將組裝好的鋰離子電池組封裝到圍擋外殼內部；

步驟二：啟動電加熱板，為鋰離子電池組的熱失控或燃燒提供熱源；

步驟三：通過鋰離子電池縫隙內的溫度傳感器測量鋰離子電池組內部的溫度數據，直到鋰離子電池組內部的溫度達到實驗設定的溫度變化幅度時，關閉電加熱板；

步驟四：記錄下所有溫度傳感器測量到的溫度數據，確定鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時實驗裝置內的溫度分布情況；利用導熱傳感器測量鋰離子電池之間的導熱系數；利用煙氣傳感器識別鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時實驗裝置內生成的氣體組分；利用輻射熱流計測量鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時火焰及圍擋外殼的熱輻射；利用紅外攝像儀對鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時的環境溫度和圍擋外殼表面溫度進行記錄；利用電子秤測量鋰離子電池組發生熱失控或燃燒時的質量損失；

步驟五：當鋰離子電池組的熱失控或燃燒過程結束后，并待到防爆倉體的環境溫度恢復到常溫狀態后，清理殘余物，在不改變鋰離子電池的型號、種類、數量、連接方式和排列方式的前提下，重新選取鋰離子電池組裝成鋰離子電池組，但需要調整電加熱板的加熱位置，然后重復步驟二至步驟四；

步驟六：當鋰離子電池組的熱失控或燃燒過程結束后，并待到防爆倉體的環境溫度恢復到常溫狀態后，清理殘余物，在不改變鋰離子電池的型號、種類、數量、連接方式和排列方式的前提下，重新選取鋰離子電池組裝成鋰離子電池組，且更換上厚度和熱惰性系數不同的圍擋外殼來封裝鋰離子電池組，然后重復步驟二至步驟五；

步驟七：當鋰離子電池組的熱失控或燃燒過程結束后，并待到防爆倉體的環境溫度恢復到常溫狀態后，清理殘余物，調整鋰離子電池的型號、種類、數量、連接方式或排列方式，重新選取鋰離子電池組裝成鋰離子電池組，然后重復步驟二至步驟六。