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【发明公布】多刺激锂电池热蔓延及热失控气体动态爆炸风险实验方法_山东科技大学_202210831577.1 

申请/专利权人:山东科技大学

申请日:2022-07-14

公开(公告)日:2022-10-21

公开(公告)号:CN115219553A

主分类号:G01N25/20

分类号:G01N25/20

优先权:

专利状态码:失效-发明专利申请公布后的撤回

法律状态:2023.09.01#发明专利申请公布后的撤回;2022.11.08#实质审查的生效;2022.10.21#公开

摘要:本发明公开了一种多刺激锂电池热蔓延及热失控气体动态爆炸风险实验方法,包括如下步骤:步骤S1、将热电偶组件的温度传感器贴片安设在热蔓延锂电池安置槽内的每一个锂电池的正极、负极、中间处;步骤S2、将锂电池实验罐内气体抽真空,注入1个大气压的惰性气体;步骤S3、计算得到热失控实验前锂电池实验罐内的气体摩尔数;步骤S4、确定锂电池发生热失控气体释放过程的总时长T;步骤S5、计算得到锂电池组热失控‑传递全周期罐体内气体摩尔随时间的演变过程;步骤S6、重复步骤S1‑S2,将整个热蔓延失控的实验时长T均分成多个阶段,分别收集多个阶段的高温气体,具有操作方便快捷、安装简单、结构组装灵活、适用范围广等优点。

主权项:1.一种多刺激锂电池热蔓延及热失控气体动态爆炸风险实验方法,其特征在于,涉及一种多功能锂电池热动力学实验装置,该实验装置包括工作台1、电控箱2、热蔓延模块3、锂电池实验罐5和热电偶组件7;所述热蔓延模块3包括热蔓延锂电池安置槽31和水平挤压装置32,所述热蔓延锂电池安置槽31采用镂空长条盒结构,内置有一根加热棒8和若干节锂电池9,加热棒8与若干锂电池9一起并列贴合竖向安置成一列并位于端部实现热传递,水平挤压装置32能从另一端挤压锂电池9实现从无形变线性接触到微形变横向水平挤压,在加热棒8、若干锂电池9与热蔓延锂电池安置槽31之间设置有隔离板;所述锂电池实验罐5包括圆筒状的罐体51、均位于罐体51上的安全阀57、若干个气体进出口52、电动球阀53、真空表54和测量罐内压力的压力传感器56,所述罐体51两端设有罐盖511进行密封,所述锂电池实验罐5内底部配置有罐内模块安装座,用于安装热蔓延模块3;所述热电偶组件7包括安设在每一节锂电池9正极、负极、中间处的温度传感器贴片,从而能监测热蔓延模块3内或多刺激耦合驱动模块4内的锂电池9温度演化;包括如下步骤:步骤S1、将锂电池实验罐5安装在工作台1上,将热蔓延模块3安装在罐内模块安装座的模块安装柱10上,将热电偶组件7的温度传感器贴片安设在热蔓延锂电池安置槽31内的每一个锂电池9的正极、负极、中间处,用来监控热传递过程中锂电池不同部位的温度演化曲线;通过水平挤压装置32的螺杆转动,为锂电池组提供横向碰撞形变刺激,锂电池组的总形变量可通过游标卡尺进行测量;步骤S2、电控箱2通电,加热棒8升温,打开真空表54,通过真空泵将锂电池实验罐5内气体抽真空,直至真空表54显示数字为-100kPa时停止,通过气体进出口52向锂电池实验罐5内注入1个大气压的惰性气体,直至真空表54显示数字稳定在0kPa时停止注入;步骤S3、基于理想气体状态方程P0V=n0RT0,计算得到热失控实验前锂电池实验罐5内的气体摩尔数n0=P0VRT0;步骤S4、通过电控箱2控制热蔓延锂电池安置槽31内加热棒8的加热功率,隔离板防止热蔓延锂电池安置槽31内热流散失,并通过连接电控箱2的计算机记录锂电池9正极、负极、中间处的温度-时间曲线,同时监测锂电池实验罐5内部热失控气体的温度T1的历史演变情况,根据不同电池的温度-时间曲线,得到单节电池的热量传递规律及热风险分布特征,辨识多节电池组热传递关键时间节点、热传递效率及热蔓延风险特征,同时根据压力传感器56记录罐体内部的气压P1绝对静压值,即相对于真空时的静态压力值的历史演变过程,确定锂电池9发生热失控气体释放过程的总时长T;步骤S5、基于理想气体状态方程P1V=n1RT1,计算得到锂电池组热失控-传递全周期罐体内气体摩尔数n1=P1VRT1随时间的演变过程,进一步得到由于锂电池热失控而产生的气体摩尔数Δn=n1-n0,及其随时间的全周期动态演变过程,同时,通过计算导数可得到热失控气体的产气速率α=nt=P1VRT1t;步骤S6、重复步骤S1-S2,将整个热蔓延失控的实验时长T均分成多个阶段,并通过配备有集气装置的气体进出口52,分别收集多个阶段的高温气体,从而为锂电池不同阶段热失控气体爆炸风险评估与测试提供原位气源;集气过程中,开启风扇,使得风速达到1.5ms以上,采气人员在下风向,保证泄漏的气体可被迅速稀释,降低泄漏有毒有害、可燃性气体可能带来的毒害及爆炸风险;步骤S7、实验结束后,锂电池温度恢复至常温状态,通过气体进出口52配合长距离引流管将锂电池实验罐5内的热失控有毒有害气体排到远离人员的大气环境中,最后打开罐盖511清理罐体内部。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 山东科技大学 多刺激锂电池热蔓延及热失控气体动态爆炸风险实验方法

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