[發明專利]絕熱實驗倉以及熱失控實驗方法

在審

• 申請號: 202210120761.5
• 申請日: 2022-02-09
• 公開（公告）號: CN114397529A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 方丹
• 申請（專利權）人: 南京清禾新能源科技有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/36;G01R31/378;G01R1/04;G01K7/02;G01D21/02
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 金銘

本發明涉及一種絕熱實驗倉以及熱失控實驗方法，所述絕熱實驗倉包括倉體、加熱器件、至少一個第一溫度傳感器和至少一個第二溫度傳感器，所述倉體包括內殼體和外殼體，所述外殼體和所述內殼體之間具有夾層腔，所述內殼體具有實驗內腔，所述實驗內腔被配置為用于放置目標對象，所述倉體上具有連通所述實驗內腔的倉口，所述倉口上設置有倉門，加熱器件設置在所述夾層腔內，至少一個第一溫度傳感器設置在所述實驗內腔中，所述第一溫度傳感器被配置為用于獲取目標對象的溫度信息，至少一個第二溫度傳感器設置在所述實驗內腔中，所述第二溫度傳感器被配置為用于獲取所述實驗內腔的環境溫度信息。進而可以有效地模擬熱失控場景，滿足現有實驗研究需求。

技術領域

本發明涉及動力電池技術領域，特別是涉及一種絕熱實驗倉以及熱失控實驗方法。

背景技術

自上世紀80年代初發明鈷酸鋰電池以來，鋰電池技術的不斷進步讓交通電動化變為可能，同時，新能源汽車(電車)對鋰電池的需求進一步加速了鋰電池向高比能方向快速發展。目前，世界主流新能源汽車系統能量密度均在150W/kg以上，為實現新能源汽車的發展需求，鋰電池單體能量密度需要達到350W/kg，系統能量密度在280W/kg，隨著能量密度的提升，新能源汽車安全壓力日趨增大，因此有必要加強新能源汽車火災成因分析和防火機理認識，構建從單體到整車的防火策略，提高鋰電池在使用過程中的安全性。

新能源汽車發生燃燒起火，一般會經歷如下幾個步驟：各種濫用誘發電池單體熱失控，單體熱失控向周圍傳熱傳質，引起臨近電池單體熱失控，造成模組內部熱蔓延，并進一步引起“多米諾”效應，觸發大規模熱失控。熱失控在電池包內的傳熱傳質達到燃燒條件，形成爆燃火球或射流火焰，并點燃汽車內燃燒物，造成劇烈的電動車火災。

熱失控的演變過程可分為演化和突變。演化是指動力電池長期工作的過程中，電池內部、電池連接結構、電池管理結構發生老化，導致可靠性降低，包括電池內金屬枝晶的增長、電池連接結構松動導致局部過熱、電池管理系統失靈導致長時間的過充現象等。突變是指外部因突發因素導致的電池結構受損或出現外短路，例如車輛碰撞導致電池被刺穿進而發生內短路、泠卻液泄露或外部電路受損導致電池發生外短路等。

動力電池的安全性事故主要是以電池組熱失控為特征。鋰電池單體在各種誘因發生熱失控，不外乎兩種形式，即電池局部過熱發生熱失控并蔓延到其他區域進而誘發全電池熱失控，或者電池環境溫度過高，均勻加熱誘發全電池熱失控。局部熱失控對應的實際場景有電池穿刺、機械擠壓、內短路、相鄰的電池發生熱失控，由于對流、熱傳導或火焰等造成的局部熱失控。電池全面均溫誘發熱失控對應的場景主要有電池過充、過放、電池熱管理系統失效、電池模組發生大規模燃燒等。這兩種熱沖擊誘發的電池的安全事故幾乎涵蓋了電池熱失控燃燒爆炸的所有實際場景。

對動力電池在熱失控過程中的產熱、噴氣、燃燒特性進行研究時，目前的實驗手段包括加速量熱儀(Accelerating Rate Calorimetry，ARC)、絕熱反應熱能量測定儀(VentSizing Package 2，VSP2)、差示掃描量熱儀(differential Scanning Calorimetry，DSC)以及錐形量熱儀等。其中，錐形量熱儀是將鋰電池用外部火焰點燃，基于氧耗法(OC)測量電池燃燒放熱量、放熱功率測量，加速量熱儀和絕熱反應熱能量測定儀是將電池在密封腔內加熱至熱失控測量電池熱失控行為，并不直接測量過程中的熱量。

但實際場景下，電池組熱失控燃燒往往是由一個或多個電池在濫用條件下發生熱失控，繼而引發模組和電池包燃燒，燃燒過程并非如錐形量熱儀外部火焰點燃的，且錐形量熱儀一般僅可對電池單體進行燃燒加熱實驗，而加速量熱儀和絕熱反應熱能量測定儀是在封閉空間對電池進行加熱誘發熱失控，與鋰電池熱失控實際場景相差比較大。因此，現有實驗設備具有模擬場景失真的問題，無法滿足現有實驗研究需求。

發明內容

基于此，有必要針對現有實驗設備模擬場景失真、無法滿足現有實驗研究需求的問題，提供一種絕熱實驗倉以及熱失控實驗方法。