锂离子电池热失控实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种锂离子电池热失控实验装置，包括导热管和保温系统；所述导热管外壁缠绕电阻丝，所述导热管嵌于保温系统中，导热管内腔形成锂离子电池安装孔用于安装待测锂离子电池，所述导热管顶端设有温度传感器安装孔；所述的保温系统由容器和容器内的耐高温保温层组成。本实用新型结构合理，操作方便，功能多。通过连接不同的辅助装置，使用该装置能够同时实现环境温度、高温环境、充放电倍率、散热条件等因素对锂离子电池热失控的测试。
【专利说明】锂离子电池热失控实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种锂离子电池热失控实验装置。
【背景技术】
[0002]锂离子电池由于其工作电压高、功率密度和能量密度高、充放电寿命长、无记忆效应、无污染等优点，被广泛的应用于各类电子元器件中，如笔记本电脑、相机、手机等。但是锂离子电池的安全问题一直是制约其进一步发展的重大难题。电池的安全性问题归根结底体现的是温度问题。任何安全性问题最终导致的结果就是温度升高直至失控，出现安全事故。因此，获取锂离子电池热失控的温度，预测锂离子电池的热失控环境，对于预防锂离子电池热失控具有重要的意义。
[0003]目前，国内外主要通过热重分析仪、差示扫描量热仪、加速量热仪、高温试验箱研宄锂离子电池热失控的影响因素。热重分析仪在程序控制温度下，能够准确地测量物质的质量变化及变化的速率，得出温度与质量变化的规律。差示扫描量热仪在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系。加速量热仪可以提供绝热条件下化学反应的时间一温度一压力数据之间的关系。以上三种实验装置测试对象都是锂离子电池内部的构成物质，研宄内部物质的反应规律及其对锂离子电池热失控的影响，为锂离子电池热失控研宄提供了理论解释。而中国电子技术标准化研宄院的何鹏林使用高温试验箱研宄了锂离子电池热失控规律，对锂电池整体的耐高温性能进行了研宄。
[0004]但是，以上实验装置不能够同时研宄高温环境、充放电倍率、散热条件等因素对锂离子电池热失控的影响。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的旨在克服上述存在的问题，提供一种锂离子电池热失控实验装置，该装置系统操作简便，制造成本低，使用该装置能够同时实现高温环境、充放电倍率、散热条件等因素对锂离子电池热失控的测试。
[0006]本实用新型的技术方案如下:
[0007]一种锂离子电池热失控实验装置，包括导热管和保温系统；所述导热管外壁缠绕电阻丝，所述导热管嵌于保温系统中，导热管内腔形成锂离子电池安装孔用于安装待测锂离子电池，所述导热管顶端设有温度传感器安装孔；所述的保温系统由容器和容器内的耐高温保温层组成。
[0008]优选的，在所述的电阻丝外设有电阻丝固定装置，确保电阻丝牢固固定在导热管外壁。所述的电阻丝固定装置由耐高温胶布均匀缠绕在电阻丝外制成。
[0009]优选的，所述的电阻丝在导热管上端设有电阻丝接入点，在导热管下端设有电阻丝接出点。
[0010]优选的，所述的导热管内腔底部设有勾角，所述的导热管内腔的纵切面呈倒凸型，通过勾角防止锂离子电池的滑落。所述的导热管内径为18mm，外径为26mm，高为68mm。所述的勾角的长为1mm、高为3mm。
[0011]优选的，所述的导热管为铜管。
[0012]所述的温度传感器安装孔的孔径为2_，便于温度传感器直接插入温度传感器安装孔中。所述的温度传感器优选为热电偶。
[0013]优选的，所述的容器为铁制柱形容器；所述的耐高温保温层的材质主要有硅酸铝纤维毯、岩棉板等。耐高温保温材料作为一种绝缘填充物，不同绝缘填充物散热系数不一样，通过改变绝缘填充物的种类，可以研宄不同散热条件对锂离子电池热失控的影响。
[0014]根据锂离子电池热失控的影响因素，本实用新型锂离子电池热失控实验装置选择性地和电加热装置、充电装置、放电装置进行连接，通过测试装置、数据采集及处理系统进行分析和处理，进行不同条件(环境温度、高温环境、充放电倍率、散热条件)下锂离子电池热失控实验。所述的测试装置包括温度传感器；所述的数据采集及处理系统包括Hydra2620A多通道数据采集仪和Hydra系列通用信号分析软件，采用Hydra2620A多通道数据采集仪同步采集数据，采用Hydra系列通用信号分析软件对数据和信号进行分析和处理。所述的温度传感器安装在实验装置中的温度传感器安装孔中，并与数据采集仪连接来采集数据，数据采集仪将数据传输给数据分析软件进行分析和处理。温度传感器采用热电偶，用于采集待测锂离子电池的温度。
[0015]所述的电加热装置包括直流稳压电源(30V5A)、电导线、电阻丝，所述的直流稳压电源的正负极与电阻丝的电阻丝接入点和电阻丝接出点分别经电导线连接构成电加热装置，实现恒定(非恒定)加热功率条件下锂离子电池热失控实验。其中，所述的电加热装置的直流稳压电源的可调电压范围为O?30V，电流O?5A。
[0016]所述的充电装置为直流稳压电源(30V50A)，可调电压范围为O?30V，电流O?50A。锂离子电池热失控实验装置中放置的待测锂离子电池的正负极分别经电导线与直流稳压电源连接，实现常温环境下高倍率充电锂离子电池热失控实验。在此基础上，同时通过电导线连接实验装置中电阻丝的电阻丝接入点和电阻丝接出点，可实现高温环境下高倍率充电锂离子电池热失控实验。
[0017]所述的放电装置为放电用电阻丝，可调电阻范围为O?5Ω。锂离子电池热失控实验装置中放置的待测锂离子电池的正负极分别经电导线与放电用电阻丝的两端连接，实现常温环境下高倍率放电锂离子电池热失控实验。在此基础上，同时通过电导线连接锂离子电池热失控实验装置的电阻丝接入点和电阻丝接出点，可实现高温环境下高倍率放电锂离子电池热失控实验。
[0018]实验前，通过万能表测量待测锂离子电池的电压；将本实用新型锂离子电池热失控实验装置与测试装置、数据采集及处理系统连接，根据实验条件选择性地与电加热装置、充电装置、放电装置连接，检查各种部件的线路，并确保连接良好。实验时，将待测锂离子电池嵌入到锂离子电池安装孔中，温度传感器嵌入温度传感器安装孔中，打开温度采集软件，查看各通道是否处于工作状态，等待信号；然后，根据实验条件，相应地设定电加热功率、充电装置的电流大小、放电装置的电阻大小；最后，打开数据采集软件开始采集数据，由温度传感器测量温度信号，并将信号传递给数据采集仪，进行数据的采集、处理和分析。
[0019]本实用新型的有益效果是:
[0020]本实用新型的锂离子电池热失控实验装置结构合理，操作方便，功能多。通过连接不同的辅助装置，使用该装置能够实现环境温度、高温环境、充放电倍率、散热条件等因素对锂离子电池热失控的测试:进行恒定(非恒定)加热功率条件下锂离子电池热失控实验，常温环境下高倍率充电(放电)锂离子电池热失控实验，高温环境下高倍率充电(放电)锂离子电池热失控实验，以及不同散热条件下锂离子电池热失控实验。本实验装置通过数据采集及处理系统配合，使用方便，能够采集精度较高的实验数据，并能保证测试精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型锂离子电池热失控实验装置结构示意图；
[0022]图2是本实用新型锂离子电池热失控实验装置结构俯视图；
[0023]图3是本实用新型锂离子电池热失控实验装置中导热管结构示意图；
[0024]图4是本实用新型锂离子电池热失控实验装置中导热管结构俯视图。
[0025]图中，1-锂离子电池安装孔，2-温度传感器安装孔，3-导热管，4-电阻丝，5-电阻丝固定装置，6-耐高温保温层，7-温度传感器，8-容器，9-勾角，10-电阻丝接入点，11-电阻丝接出点。
【具体实施方式】
[0026]结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的技术方案做进一步说明。
[0027]参照附图1-4，一种锂离子电池热失控实验装置，包括导热管3和保温系统；所述的导热管3底部设有勾角9，使导热管3的纵切面呈倒凸型；所述导热管3外壁缠绕电阻丝4，所述的电阻丝4在导热管3上端设有电阻丝接入点10，在导热管3下端设有电阻丝接出点11 ;所述的电阻丝4外均匀缠绕耐高温胶布形成电阻丝固定装置5，所述导热管3嵌于保温系统中，导热管3内腔形成锂离子电池安装孔I用于安装待测锂离子电池，所述导热管3顶端设有热电偶安装孔2 ;所述的保温系统由容器8和容器8内耐高温保温层6组成。其中，所述的导热管为铜管；所述的导热管内径为18mm，外径为26mm，高为68mm ;所述的勾角的长为1mm、高为3mm。
[0028]所述的温度传感器安装孔的孔径为2mm。
[0029]所述的容器8为铁制柱形容器；所述的耐高温保温层6的材质为硅酸铝纤维毯或岩棉板。
[0030]本实施例锂离子电池热失控实验装置适用于18650型锂离子电池的热失控实验。
[0031]实验前，通过万能表测量待测锂离子电池的电压；将锂离子电池热失控实验装置与测试装置、数据采集及处理系统连接，根据实验条件选择性地与电加热装置、充电装置、放电装置连接，检查各种部件的线路，并确保连接良好。实验时，将待测锂离子电池嵌入到锂离子电池安装孔中，温度传感器嵌入温度传感器安装孔中，打开温度采集软件，查看各通道是否处于工作状态，等待信号；然后，根据实验条件，相应地设定电加热功率、充电装置的电流大小、放电装置的电阻大小；最后，打开数据采集软件开始采集数据，由温度传感器测量温度信号，并将信号传递给数据采集仪，进行数据的采集、处理和分析。即可实现恒定(非恒定)加热功率条件下锂离子电池热失控实验，常温环境下高倍率充电(放电)锂离子电池热失控实验，高温环境下高倍率充电(放电)锂离子电池热失控实验。
[0032]通过更换实验装置中耐高温保温层的材质，可以实现不同散热条件下锂离子电池热失控实验。
[0033] 本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种锂离子电池热失控实验装置，其特征在于它包括导热管和保温系统；所述导热管外壁缠绕电阻丝，所述导热管嵌于保温系统中，导热管内腔形成锂离子电池安装孔用于安装待测锂离子电池，所述导热管顶端设有温度传感器安装孔；所述的保温系统由容器和容器内的耐高温保温层组成。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池热失控实验装置，其特征在于所述的电阻丝外设有电阻丝固定装置。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池热失控实验装置，其特征在于所述的电阻丝固定装置由耐高温胶布均匀缠绕在电阻丝外制成。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池热失控实验装置，其特征在于所述的电阻丝在导热管上端设有电阻丝接入点，在导热管下端设有电阻丝接出点。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池热失控实验装置，其特征在于所述的导热管内腔底部设有勾角，所述的导热管内腔的纵切面呈倒凸型。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池热失控实验装置，其特征在于所述的导热管内径为18mm，外径为26mm，高为68mm ;所述的勾角的长为1mm、高为3mm。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池热失控实验装置，其特征在于所述的导热管为铜管。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池热失控实验装置，其特征在于所述的温度传感器安装孔的孔径为2mm。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池热失控实验装置，其特征在于所述的容器为铁制柱形容器；所述的耐高温保温层的材质为硅酸铝纤维毯或岩棉板。
【文档编号】G01R31/36GK204203436SQ201420741048
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】王志荣, 罗庆凯, 郑杨艳, 刘婧婧, 王昊 申请人:南京工业大学