[发明专利]一种锂离子电池热失控模拟实验装置及测定方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池热失控模拟实验装置，包括爆炸容器罐、药剂施加系统、抽真空系统、控温系统和燃爆参数检测系统；所述爆炸容器罐侧壁布置有控温系统的加热盘管，爆炸容器罐顶部盖子上设置有药剂施加系统的多用途接口；药剂施加系统包含若干并联的灭火药剂储瓶，所述灭火药剂储瓶及其并联管道通过并流管道并流后与多用途接口连通；燃爆参数检测系统包括腔体内的温度传感器和设置于爆炸容器罐内的样品架上的热电偶。本发明能够模拟高温环境下锂离子电池热失控反应的全周期过程和锂离子电池热失控引发火灾的处置全过程，通过测定锂离子电池热失控过程的燃爆参数，实现热失控状态下典型灭火剂作用特征的实验模拟与相关参数测定，以指导锂离子电池火灾预警探测及灭火处置。

技术领域

本发明涉及锂离子电池热失控测试及灭火剂作用效果领域，特别涉及一种锂离子电池热失控燃爆后果测定与灭火剂作用特征的实验装置及测定方法。

背景技术

锂离子电池广泛应用小型电子设备、电动自行车和电动汽车等，近年来锂离子电池火灾事故多发，其火灾危险性也日益凸显，引起广泛关注。锂离子电池电解液大多采用易燃有机物，一旦在滥用情况下，如过充、高温、短路或者受外界环境因素影响极可能出现泄漏、放气、冒烟等现象，甚至引发燃烧、爆炸事故。

锂离子电池的安全性是个复杂的综合性问题，最大的隐患是电池随机发生的内短路，产生现场失效，引发热失控，而控制电池热失控是锂离子电池安全性研究的最具挑战的课题。目前国内外的相关研究主要集中在锂离子电池热特性理论、电池材料热稳定性、单体电池的安全测试等方面，目的主要为提高锂离子电池自身的安全性。关于锂离子电池热失控后的燃爆参数测定及与灭火药剂的作用特征与影响规律等，尚缺少相关的实验装置及测试方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池热失控模拟实验装置及测定方法，能够模拟高温环境下锂离子电池热失控反应的全周期过程和锂离子电池热失控引发火灾的处置全过程，通过测定锂离子电池热失控过程的燃爆参数(温度、压力等)，实现热失控状态下典型灭火剂作用特征的实验模拟与相关参数测定，以指导锂离子电池火灾预警探测及灭火处置。

本发明的锂离子电池热失控模拟实验装置，包括爆炸容器罐、药剂施加系统、抽真空系统、控温系统和燃爆参数检测系统；所述爆炸容器罐侧壁布置有控温系统的加热盘管，爆炸容器罐顶部盖子上设置有药剂施加系统的多用途接口；药剂施加系统包含若干并联的灭火药剂储瓶，所述灭火药剂储瓶及其并联管道通过并流管道并流后与多用途接口连通；燃爆参数检测系统包括腔体内的温度传感器和设置于爆炸容器罐内的样品架上的热电偶。

其中，所述爆炸容器罐的盖子与腔体的结合处采用耐压密封，爆炸容器罐的侧壁设置有玻璃视窗和气体采样口。

其中，所述药剂施加系统的灭火药剂储瓶通过管道并联，且在并联管道上设有分别与各个灭火药剂储瓶对应的流量控制阀，多用途接口上还设有球阀，多用途接口下方可拆卸连接有喷头。

其中，所述抽真空系统包括设置于爆炸容器罐侧壁的与腔体连通的抽真空接口，所述抽真空接口通过管路与真空泵连接，电磁阀设置于管路上控制管路的开启和闭合。

其中，所述控温系统的加热盘管与循环油泵构成循环通路，循环通路上连接有加热器，加热器连接有控温单元，控温单元内安装有控制程序，改变程序参数能够控制加热器的工作状态，循环通路上还设有过滤器。

其中，所述燃爆参数检测系统还包括红外摄录装置、压力传感器、以及数据发射和接收装置，所述红外摄录装置、温度传感器、压力传感器、热电偶分别与数据发射和接收装置信号连接。

一种锂离子电池热失控模拟实验装置的测定方法，包括下述步骤：

(1)首先将单芯锂离子电池或小型锂离子电池模组安装的锂离子电池固定于样品架上；

(2)关闭药剂施加系统中的各阀体；