[发明专利]一种基于千斤顶的简易针刺设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于千斤顶的简易针刺设备，属于锂离子电池安全领域，特别是一种锂离子电池针刺实验的方法。

背景技术

锂离子电池在可便携设备、工具以及电动汽车中得到广泛应用，已经成为最重要的移动能源。但不可避免的过充、刺穿、过热以及冲击会导致锂离子电池正极、负极、隔膜等组分不同程度的失效从而引起短路，造成热失控进而导致起火甚至爆炸。

针刺实验导致的热失控程度的不同可以定性评估锂离子电池的安全性能。

锂离子电池的针刺实验是引发热失控甚至爆炸的其中一种方法，但现有的针刺设备比较昂贵。普通的万能试验机可以进行针刺实验，但缺少相应的保护措施。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于千斤顶的简易针刺设备，利用千斤顶实现针刺实验，简单可行，价格低廉；且防爆箱内进行，保护实验人员，还可以同时安装排风系统，接通排风管路排出废气，保护实验人员不吸入有毒气体，可以用于定性评估锂离子电池安全性。

本发明采用的技术方案为：一种基于千斤顶的简易针刺设备，包括：千斤顶、支架、针头转接器、针头；千斤顶与支架组装形成升降底座，针头与针头转换器通过螺纹连接固定于支架上，所述针刺设备通过千斤顶的升降来控制针刺的深度。

所述针头能够替换为不同尺寸、不同长度、不同形状和不同材质，所述不同形状为平头、圆头或尖头。

所述针刺设备放入防爆箱内操作，安全可靠；千斤顶通过操作手柄升降，所述操作手柄位于防爆箱外面，保护操作人员。

所述针刺设备对锂离子电池轴向和径向进行针刺实验，研究热失控的传播。

所述针刺设备对不同尺寸锂离子电池进行针刺实验。

所述防爆箱内装有排风系统，通过排风系统排除废气。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明可以用于锂离子电池多角度针刺实验，方便实用，定性描述锂离子电池受到针刺时的热失控反应，针头与支架通过螺纹连接，可以替换不同长度和直径以及材质。同时针刺设备可以在防爆箱内进行，安全可靠，以保证实验人员的安全；并设有排风系统，可以有效排出有毒物质，并且可以同时实现径向和轴向针刺，可以用于定性评估锂离子电池安全性。

(2)本发明的千斤顶通过外部操作手柄带动螺杆机构实现升降，将针头固定在支架顶部，锂离子电池放于千斤顶顶端，保持针头的位置不动，通过锂离子电池的升降实现针刺；同时本发明可以进行不同尺寸锂离子电池径向以及轴向的针刺实验，在防爆箱中进行，同时加装排风扇以及排风管道，操作方便，有效保护实验人员。

(3)支架凹槽与挡板的设计稳定固定千斤顶，针头转换器与支架的长螺纹设计，有效调控针头与电池的相对位置，充分利用螺杆转动带动千斤顶升降的性能。

(4)本发明装置容易搭建与拆卸，不占用实验室面积，且价格低廉，适用于定性评估锂离子电池针刺危险程度，还使用不受空间限制，操作简单实用，无需专门培训。

附图说明

图1为整体装配示意图；

图2为本发明中支架的形状，其中，左a支架整体示意图，b为支架侧视图，c为支架俯视图。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本发明进行详细说明。

本发明的具体实施例如下：

如图1所示，本发明的基于千斤顶的简易针刺设备包括：千斤顶1、支架2、针头3、针头转换器4。

千斤顶1放置于支架2的凹槽中，并设计相应挡板进行固定，电池7通过胶粘放置于千斤顶1上部，针头3通过螺纹连接于针头转换器4上，针头转换器4通过M4的螺纹固定于支架2上，并通过防松螺母固定。其中，由于电池的针刺方向以及型号的不同，针头3与电池的相对位置需要实时调节，可以由针头转换器4的伸长长度进行调节。针刺实验中的升降可以通过操作手柄5控制千斤顶1的升降进行。考虑到电池针刺实验的有毒气体产生以及火花喷溅，该装置可以放置于防爆箱6中为了保证实验人员的安全性。防爆箱装有排风系统并留有相应的孔洞使得操作手柄5可以伸出防爆箱外进行操作。实验过程中，先通过操作手柄5以及针头转换器4的升降使得电池7与针头3有一定的预压。然后关上防爆门，轻轻转动操作手柄5使得千斤顶1向上运动，针头3刺入电池7，此时电池7开始冒火花甚至燃烧、爆炸。试验后打开排风扇排出废气，取出实验样品进行后续研究分析。