一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池安全实验装置技术领域，更具体的说是涉及一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置。


背景技术：

2.目前，多使用混合气体爆炸极限测试仪器对锂电池热失控气体的燃爆特性进行分析，然而锂电池在热失控时会释放电解液蒸汽以及高沸点碳氢化合物，当使用现有的混合气体爆炸极限测试仪器采集气体过程中，这些高沸点气体可能会液化，导致最终的实验结果与实际存在偏差。同时，现有的混合气体爆炸极限测试仪器只能进行热失控气体燃爆特性测量，无法同步进行气体成分分析，功能较为单一。
3.因此，如何提供一种对锂电池热失控气体进行原位采集并进行燃爆性分析，同时能够对热失控气体成分进行分析的实验装置是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置，能够对锂电池热失控气体进行原位采集并进行燃爆性分析，同时能够对热失控气体成分进行分析。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置，包括：进气管路、监测舱、排气管路、自动进样器、气相色谱质谱联用仪和数据记录仪；所述进气管路和所述监测舱外周侧均包裹有加热带；
7.其中，所述进气管路具有两个支路，其中一个支路通过所述自动进样器与所述气相色谱质谱联用仪连接，另一个支路上安装有第一控制阀，且与所述监测舱的进气端连接；
8.所述排气管路与所述监测舱的排气端连接，且所述排气管路上安装有第二控制阀；
9.所述监测舱表面设置有透明视窗，内部设置有温度传感器、压力传感器和电磁点火器；所述数据记录仪分别与所述温度传感器和所述压力传感器电性连接。
10.进一步的，在上述一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置中，还包括：空气压缩机；所述空气压缩机与所述排气管路连接，用于在采集电池热失控气体前，将所述监测舱中的原有气体替换为空气或惰性气体。
11.进一步的，在上述一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置中，所述数据记录仪用于实时记录所述温度传感器采集的温度数据变化和所述压力传感器采集的压力数据变化。
12.进一步的，在上述一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置中，所述温度传感器设置有多个，且分布在所述监测舱底壁的不同位置处。
13.进一步的，在上述一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置中，
所述温度传感器采用k型热电偶。
14.进一步的，在上述一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置中，所述透明视窗的材质为耐高温高压玻璃。
15.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置，通过加热带可对进气管路和监测舱进行加热，避免热失控气体采集过程中高沸点气体发生液化，避免气体损失，保证实验结果的准确性。通过进气管路、排气管路以及控制阀的配合使用，根据不同实验需求改变实验工况，可使在实验前，将空气或惰性气体通入监测舱进行洗气，同时通过压力传感器监测监测舱内部压力，实现针对不同低压环境或惰性气体环境多种实验工况下的热失控气体燃爆特性实验。通过将进气管路分为两个支路，可以在实验过程，同时实现对电池热失控气体进行气体成分分析和燃爆特性分析两种实验，为锂电池热危险性评价提供技术支撑。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型提供的原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置结构示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
19.如图1所示，本实用新型实施例公开了一种原位评估锂离子电池热失控气体燃爆特性的实验装置，包括：进气管路1、监测舱2、排气管路3、自动进样器4、气相色谱质谱联用仪5和数据记录仪；进气管路1和监测舱2外周侧均包裹有加热带；
20.其中，进气管路1具有两个支路，其中一个支路通过自动进样器4与气相色谱质谱联用仪5连接，另一个支路上安装有第一控制阀6，且与监测舱2的进气端连接；
21.排气管路3与监测舱2的排气端连接，且排气管路3上安装有第二控制阀7；
22.监测舱2表面设置有透明视窗8，内部设置有温度传感器9、压力传感器10和电磁点火器11；数据记录仪分别与温度传感器8和压力传感器10电性连接。
23.本发明实施例中，温度传感器9用于监测热失控气体燃爆过程中，监测舱2内部的温度变化，压力传感器10用于监测热失控气体燃爆过程中，监测舱2内部的压力变化，透明视窗8用于观察监测舱2中锂电池热失控气体爆炸现象，自动进样器4用于把热失控气体定量地送入气相色谱质谱联用仪5，通过气相色谱质谱联用仪5分析热失控气体成分及其含量，通过透明视窗8，可对气体燃爆现象进行直观观测。
24.在一个实施例中，还包括：空气压缩机；空气压缩机与排气管路3连接，用于在采集
电池热失控气体前，将监测舱2中的原有气体替换为空气或惰性气体。
25.在其他实施例中，数据记录仪用于实时记录温度传感器采集的温度数据变化和压力传感器采集的压力数据变化；具体为：在实验开始前，对监测舱2洗气过程中，监测压力传感器10采集的压力数据变化，观察是否达到当前实验需求下的压力条件；在热失控气体燃爆过程中，实时记录并存储温度传感器9采集的温度数据变化和压力传感器10采集的压力数据变化。数据记录仪不仅可实时观测实验前和热失控气体爆炸过程中的监测舱2的温度压力变化情况，还可以对实验数据进行存储，便于实验人员随时调取研究。
26.在一个实施例中，温度传感器9设置有多个，且分布在监测舱底壁的不同位置处。本实施例中，温度传感器9采用k型热电偶。通过采集监测舱不同位置处的温度数据，可实现对距爆炸点不同距离范围内的温度的监测。
27.在一个实施例中，透明视窗8的材质为耐高温高压玻璃。其中，监测舱具有耐高温高压和气密性强的特性。耐高温高压玻璃不仅能确保实验人员清楚地观察实验现象，还能避免高温高压的实验环境对透明视窗造成损坏。
28.本发明实施例的具体实验过程为：
29.s1、通过加热带对进气管路1和监测舱2进行加热。具体可加热并保持温度为120℃。
30.s2、将监测舱2内部条件调整至预期工况。
31.具体可以是，通过进气管路1和排气管路3调整监测舱2内部压力和气体成分，至预期要求。
32.s3、将热失控气体通入进气管路1。
33.即，打开进气管路的第一控制阀门6，引入锂电池热失控气体。
34.s4、通过自动进样器4将待测样品定量通入气相色谱质谱联用仪5。
35.即，使用自动进样器9对锂电池热失控气体进行进样，使用气相色谱质谱联用仪5按照特定温升程序进行气体成分分析。
36.s5、将热失控气体通入监测舱2。
37.即，打开监测舱2的第一控制阀6，按照预先设定的气体量通入锂电池热失控气体。
38.s6、开启数据记录仪对温度压力数据进行采集。
39.即，开启数据记录仪，通过温度传感器9和压力传感器10对监测舱2内部的温度、压力进行持续采集。
40.s7、使用电磁点火器11对热失控气体进行点燃实验。
41.即、使用电磁点火器11对锂电池热失控气体进行点燃，分析监测舱2内部温度压力变化，结合透明视窗8的现象判断热失控气体是否出现燃爆现象。
42.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
43.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因
此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。