一种软包电池外部短路可靠性检测装置及方法与流程

1.本发明涉及电池检测技术领域，具体为一种软包电池外部短路可靠性检测装置及方法。


背景技术：

2.锂离子电池因其高能量密度、高功率和长循环寿命特性备受关注，成为当今主流的能量存储装置之一，广泛应用于电动汽车、电动自行车、储能、通讯备电等方面。人们也越来约关注电芯安全性能，针对复杂多变的使用环境，人们为评价锂离子电池正常使用设计了众多滥用测试方法。而外短路测试就是其中重要一项测试。软包锂离子电池同圆柱形及方形铝壳锂离子电池不同，后两者有保护装置，当外短路发生时能够切断电路。而软包电芯外部发生短路，电芯内部会产生高热，造成电解液汽化及分解，将电池外壳撑大。此时极耳持续发热，造成电芯封口位置强度弱化，电解液气体泄漏，当外界出现明火或者电弧时，可燃气体被引燃发生失火现象。因此软包锂离子电池外短路时是否足够“安全”，除观察其是否起火和爆炸外，还应确认是否具有潜在的失火风险。
3.目前国标gb 38031-2020中关于单体电池外短路测试方法中规定：使用小于5mω导线直接连接充满电电芯正负极端子10分钟，静置1小时，不起火、不爆炸视为合格。此测试方法在测试过程中仅监测测试电池外短路电路电流，电池电压，以及电池本体温度变化。
4.软包锂离子电池外短路测试时，一般极耳封口位置会出现开胶现象，同时有气化电解液和可燃气体喷出，软包锂离子电池外壳材料铝塑膜可能会同时跟正负端子接触，产生拉弧或火花。若此时电芯喷出可燃气体和空气未能达到爆炸极限（可能由于测试环境宽敞、有风等因素），则此时电芯不会出现起火和爆炸现象；但电芯若处在封闭狭小空间内，则出现起火、爆炸可能性极高。现有测试方法无法判断电芯微小拉弧或者火花产生，而这个恰恰是电芯成组后容易产生燃烧甚至爆炸的重要原因，为此我们提出一种软包电池外部短路可靠性检测装置及方法用于解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种软包电池外部短路可靠性检测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种软包电池外部短路可靠性检测装置，包括电压表和两端分别固接有极耳的电芯，所述电压表上连接有若干第一鳄鱼夹和第二鳄鱼夹的一端，所述第一鳄鱼夹和第二鳄鱼夹的另一端连接有电芯，所述电芯的底部接触连接有若干支撑腿，所述支撑腿的底端固接有底座，所述底座的顶部交错固接有若干高清摄像头。
7.优选的，所述电压表为高灵敏多通道电压表并且电压测试精度小于等于.mv。
8.优选的，所述支撑腿包括圆柱腿，所述圆柱腿的底端固接在底座的顶部，所述圆柱腿的顶端同轴固接有圆台部，所述圆台部的顶端接触连接电芯。
9.优选的，所述圆台部的顶部直径小于底部的直径，所述圆台部为耐高温绝缘橡胶材质。
10.优选的，所述支撑腿和高清摄像头在底座的顶部成等腰三角形的结构分布。
11.本发明还提供了一种软包电池外部短路可靠性检测方法，其特征在于：s1：电芯平放在支撑腿上，电压表同一通道正负极接线，使用第一鳄鱼夹，分别夹持电芯的一端极耳和中部一侧的铝塑膜，使用第二鳄鱼夹分别夹持电芯的另一端极耳和中部另一侧的铝塑膜，电压表对第一鳄鱼夹以及第二鳄鱼夹电压信号进行采集；s2：电压表分别监测第一鳄鱼夹以及第二鳄鱼夹之间的电压，并观察判断电压值是否大于0.3v，如是进行下一步，否则需要检查第一鳄鱼夹以及第二鳄鱼夹的电路连接情况；s3：开始进行短路测试，在开始瞬间，观察判断电压表上两监测通道电压值是否大于0.2v，如是则进行下一步，否则检查电路连接情况；s4：观察判断各通道电压是否小于1mv，如单通道电压小于1mv则说明监测通道对应的极耳的封边出现绝缘失效；如出现两通道同一时间通道电压小于1mv时，此时两极耳封边均出现绝缘失效，电芯出现铝塑膜短路问题，封边出现打火及拉弧现象，同时底座顶部安装的若干高清摄像头对电芯的底面进行监测，避免肉眼观察的视野盲区，进而判定电芯外短路测试存在起火风险；s5：根据电芯的极耳监测电压降低到1mv先后顺序及出现时间，判断电芯的极耳封边绝缘失效出现顺序，结合测试过程中电芯发热温度监测结果，可针对性优化电芯设计，提高电芯外短路测试安全性。
12.优选的，所述s1中电压表对第一鳄鱼夹以及第二鳄鱼夹电压信号进行采集的间隔不大于1s。
13.优选的，所述s1中电芯的铝塑膜由三层构成，分别为内层pp（聚丙烯）层、中间层铝层以及最外层尼龙层构成，第一鳄鱼夹以及第二鳄鱼夹连接铝塑膜时，需先剥离铝塑膜外层尼龙层，让第一鳄鱼夹以及第二鳄鱼夹直接接触铝层。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、使用本发明的装置及方法测试可以快速准确的判断电芯在外短路时因铝塑膜短路造成的拉弧或打火，继而发生电芯燃烧现象，避免了因肉眼观察不到激发点，而无法找出电芯外短路失效的原因；为优化电芯设计，减少测试试验工作量提供了便利的条件；2、对于外短路测试通过的电芯，可以通过本发明的装置及方法确认是否存在因铝塑膜短路造成的拉弧或打火现象，对于电芯来说这是一个隐患，这个潜在的隐患很可能会在电芯使用工况的变化下爆发出来，引发安全事故，电芯后续设计优化应该围绕消除此隐患展开；若电芯在外短路测试时使用本发明的测试方法，无异常问题，则电芯的安全性相比经本发明的方法监测存在异常的电芯，安全可靠性更高。
附图说明
15.图1为本发明结构示意图；图2为本发明中底座结构示意图。
16.图中：电压表1、电芯2、极耳3、第一鳄鱼夹4、第二鳄鱼夹5、底座6、支撑腿7、圆柱腿
71、圆台部72、高清摄像头8。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种软包电池外部短路可靠性检测装置，包括电压表1和两端分别固接有极耳3的电芯2，电压表1为高灵敏多通道电压表并且电压测试精度小于等于0.1mv，电压表1上连接有若干第一鳄鱼夹4和第二鳄鱼夹5的一端，第一鳄鱼夹4和第二鳄鱼夹5的另一端连接有电芯2，如图1和图2所示，电芯2的底部接触连接有若干支撑腿7，支撑腿7包括圆柱腿71，圆柱腿71的底端固接在底座6的顶部，圆柱腿71的顶端同轴固接有圆台部72，圆台部72的顶端接触连接电芯2；圆台部72的顶部直径小于底部的直径，圆台部72为耐高温绝缘橡胶材质。支撑腿7的底端固接有底座6，底座6的顶部交错固接有若干高清摄像头8，支撑腿7和高清摄像头8在底座6的顶部成等腰三角形的结构分布。
19.本发明还公布了一种软包电池外部短路可靠性检测方法，包括如下步骤：s1：电芯2平放在支撑腿7上，支撑腿7成三角形结构分布，保证了电芯2平放的稳固性，同时支撑腿7顶部圆台的结构，占用电芯2表面的面积更小，方便高清摄像头8的监测观察，同时三角形结构分布的高清摄像头8监测的范围更加广泛，避免影响检测的精度，圆台部72绝缘的橡胶材质，避免造成电芯2短路，保证了检测结果的准确性，电压表1同一通道正负极接线，使用第一鳄鱼夹4，分别夹持电芯2的一端极耳3和中部一侧的铝塑膜，使用第二鳄鱼夹5分别夹持电芯2的另一端极耳3和中部另一侧的铝塑膜，最终夹持连接的结构如图1所示，电芯2的铝塑膜由三层构成，分别为内层pp聚丙烯层、中间层铝层以及最外层尼龙层构成，第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5连接铝塑膜时，需先剥离铝塑膜外层尼龙层，让第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5直接接触铝层，电压表1对第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5电压信号进行采集，电压表1对第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5电压信号进行采集的间隔不大于1s；s2：电压表1分别监测第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5之间的电压，并观察判断电压值是否大于0.3v，如是进行下一步，否则需要检查第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5的电路连接情况；s3：开始进行短路测试，在开始瞬间，观察判断电压表1上两监测通道电压值是否大于0.2v，如是则进行下一步，否则检查电路连接情况；s4：观察判断各通道电压是否小于1mv，如单通道电压小于1mv则说明监测通道对应的极耳3的封边出现绝缘失效；如出现两通道同一时间通道电压小于1mv时，此时两极耳3封边均出现绝缘失效，电芯2出现铝塑膜短路问题，封边出现打火及拉弧现象，同时底座6顶部安装的若干高清摄像头8对电芯2的底面进行监测，避免肉眼观察的视野盲区，进而判定电芯2外短路测试存在起火风险；s5：根据电芯2的极耳3监测电压降低到1mv先后顺序及出现时间，判断电芯2的极耳3封边绝缘失效出现顺序，结合测试过程中电芯2发热温度监测结果，可针对性优化电芯2
设计，提高电芯2外短路测试安全性。
20.工作原理：本发明检测工作时，电芯2平放在支撑腿7上，支撑腿7成三角形结构分布，保证了电芯2平放的稳固性，同时支撑腿7顶部圆台的结构，占用电芯2表面的面积更小，方便高清摄像头8的监测观察，同时也避免影响检测的精度，圆台部72绝缘的橡胶材质，避免造成电芯2短路，保证了检测结果的准确性，电压表1同一通道正负极接线，使用第一鳄鱼夹4，分别夹持电芯2的一端极耳3和中部一侧的铝塑膜，使用第二鳄鱼夹5分别夹持电芯2的另一端极耳3和中部另一侧的铝塑膜，最终夹持连接的结构如图1所示，电芯2的铝塑膜由三层构成，分别为内层pp聚丙烯层、中间层铝层以及最外层尼龙层构成，第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5连接铝塑膜时，需先剥离铝塑膜外层尼龙层，让第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5直接接触铝层，电压表1对第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5电压信号进行采集，电压表1对第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5电压信号进行采集的间隔不大于1s；电压表1分别监测第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5之间的电压，并观察判断电压值是否大于0.3v，如是进行下一步，否则需要检查第一鳄鱼夹4以及第二鳄鱼夹5的电路连接情况；开始进行短路测试，在开始瞬间，观察判断电压表1上两监测通道电压值是否大于0.2v，如是则进行下一步，否则检查电路连接情况；观察判断各通道电压是否小于1mv，如单通道电压小于1mv则说明监测通道对应的极耳3的封边出现绝缘失效；如出现两通道同一时间通道电压小于1mv时，此时两极耳3封边均出现绝缘失效，电芯2出现铝塑膜短路问题，封边出现打火及拉弧现象，同时底座6顶部安装的若干高清摄像头8对电芯2的底面进行监测，避免肉眼观察的视野盲区，进而判定电芯2外短路测试存在起火风险；根据电芯2的极耳3监测电压降低到1mv先后顺序及出现时间，判断电芯2的极耳3封边绝缘失效出现顺序，结合测试过程中电芯2发热温度监测结果，精准探测处在电池外短路过程因铝塑膜同正负极端子接触而产生拉弧及打火现象，替代当前仅使用肉眼观察，同时配合高清摄像头8对底面的监测，检测的结果更加可靠，结合电芯2外短路过程现象，能够给予设计人员足够信息，确认电芯2失效原因并加以改善。
21.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。