[发明专利]一种用于锂离子电池热失控危险性研究的耐压试验装置

说明书

本发明公开了一种锂离子电池热失控危险性研究的耐压试验装置，整个试验装置包括热失控反应腔体、温度测试系统、压力测试系统和气体收集装置。热失控反应腔体为一圆柱形耐压容器，一侧端盖上布置有电极和热电偶接口；另一侧端盖上布置有热电偶接口、压力表接口、气体收集接口、压力传感器接口与备用多功能接口。该装置可以用于：(1)设定电池热失控条件，采用外部加热或者过充方式诱导样品电池发生热失控；(2)收集电池发生热失控后释放的气体以及固体产物，进行分析；(3)通过分析电池热失控全过程中的特征参数，研究电池的热失控危险性；(4)反应腔体内气体氛围可以为空气或者惰性气体。

技术领域

本发明属于锂离子电池安全的技术领域，具体涉及一种用于锂离子电池热失控危险性研究的耐压试验装置。

背景技术

近年来，随着化石能源的不断消耗与温室效应等环境问题的日益严峻，在能源危机与环境污染的双重压力下，我国大力发展新能源电动汽车与电化学储能电站。新能源汽车的主要动力来源和电化学储能电站的主要储能介质都是锂离子电池。锂离子电池发展至今，其技术已经相对成熟，具有能密度高、循环寿命长、无记忆效应等优势；然而，锂离子电池在单位成本、安全性能等方面仍存在许多亟需解决的问题，其中安全问题尤为严峻。受限于锂离子电池的特殊性质，当锂离子电池处于滥用条件下时，其内部会发生一系列连锁反应，导致电池内部温度快速上升并产生大量气体，这可能会造成锂离子电池的热失控，进而发展成严重的火灾甚至爆炸事故。为了更好地防控锂离子电池的热失控及其火灾，需要对锂离子电池的热失控机制、灾害特性及其预防方法进行研究。根据国内外学者的研究以及近年来发生的锂离子电池火灾事故分析，造成锂离子电池发生热失控的滥用条件中，热滥用与电滥用较为常见；此外，可以用来判定锂离子电池热失控危险性的主要特征参数基本为电池表面温度、环境温度、电压变化、气体成分变化和气压变化等。开展锂离子电池的热失控危险性研究，不仅可以揭示不同材料体系、不同型号的锂离子电池的热失控机理，而且还可以为锂离子电池热失控预警、抑制锂离子电池热失控的发生与传播、优化电池模组设计，实现锂离子电池的安全利用等提供可靠的实验依据和技术指导。本发明的目的在于提供一种能够开展锂离子电池热失控危险性研究的试验台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够开展锂离子电池热失控危险性研究的试验台。该装置可以用于：(1)设定电池热失控条件，采用外部加热或者过充方式诱导样品电池发生热失控；(2)收集电池发生热失控后释放的气体以及固体产物，进行分析；(3)通过分析电池热失控全过程中的特征参数，研究电池的热失控危险性；(4)反应腔体内气体氛围可以为空气或者惰性气体。

本发明采用的技术方案为：一种锂离子电池热失控危险性研究的耐压试验装置，整个试验装置包括热失控反应腔体、温度测试系统、压力测试系统和气体收集装置，热失控反应腔体由热失控反应腔体主体1、反应腔体前法兰端盖2和反应腔体后法兰端盖3组成，热失控反应腔体主体1为圆柱型，反应腔体前法兰端盖2、反应腔体后法兰端盖3分别开有6个固定螺栓开口11，反应腔体前法兰端盖2、反应腔体后法兰端盖3分别通过6个螺栓穿过固定螺栓开口与热失控反应腔体主体1连接，反应腔体前法兰端盖2、反应腔体后法兰端盖3上都开有O型圈固定槽5用于布置O型密封圈，反应腔体前法兰端盖2上布置有6个热电偶接口10和2对电极柱4，一对电极柱用于测量样品电池电压，同时可以用于过充实验时对样品电池进行充放电循环，另一对电极柱用于给加热器供电，加热器可以对样品电池进行加热；反应腔体后法兰端盖3上布置有4个热电偶接口10，1个气体传输接口6，1个机械压力表接口7，1个压力传感器接口9和1个备用多功能接口8；通过气体传输接口6，热失控反应腔体与气体接收装置连接；由热失控反应腔体至气体收集装置，顺着气流方向分别为第三阀门16、单向阀17、第二阀门15、机械压力表14、耐压集气钢瓶12和第一阀门13。