[发明专利]锂电池传感光纤的埋入方法

说明书

一种锂电池传感光纤的埋入方法，关键在于避免光纤与电解液直接接触而造成长期使用后光纤传感器的物理损伤、光学性能下降或电池电解质性能下降。本发明具有多种方式，适用于多种实用环境，本发明能有效地将光纤传感器埋入锂电池内部进行温度、振动、应变/应力等各传感量的监测而不影响电池性能及光纤传感性能；本发明不仅提出了将光纤布设入锂电池的埋入工艺以及密封工艺，而且为后期锂电池内部分布式光纤测温奠定了良好的基础。

技术领域

本发明涉及锂电池，特别是一种锂电池传感光纤的埋入方法，该方法能够减少电解液对光纤传感器传感性能影响以及光纤埋入对锂电池长期工作性能影响的方法。

技术背景

受石油危机的影响，传统燃油车逐渐被电动汽车所取代。锂电池作为电动汽车的首选动力来源，其工作性能受温度影响较为严重，因此需对锂电池组的温度场进行热管理，保证电池组在安全温度范围内工作十分必要。

现阶段电池温度测试技术主要有热敏电阻、热电偶、约翰逊噪声测温、基于阻抗估计、热像仪等测温方式。这些测温方式都存在一定的缺陷，前三者主要测的是局部温度，通过阻抗角和阻抗模估计电池内部温度，主要是估计电池内部的大致整体温度，热像仪测温精度不高且主要反映的是电池表面温度，而利用分布式光纤测温方法在克服以上缺点的同时还具备更高的测温精度，并支持分布式单点及多点温度测量，故在电池测温领域具有巨大的市场前景。

由于电池生热主要来源于内部的电化学反应热、电热效应等，因此与外部检测相比，内部的温度变化检测对于电池健康状态的评估更具指导意义。由于电池内部存在的电解液(LiFP₆)具有一定的腐蚀性，会对光纤涂覆层有一定的溶解，甚至会与光纤掺杂的微量Ge发生反应。根据之前的研究，将光纤置于电解液中浸泡较长时间后，置于显微镜下观察发现锂电池电解液对光纤涂覆层有一定溶解作用，电解液会影响光纤本身的物理尺寸，光纤表面缺陷在经电解液浸泡后也会发生一定程度的扩张。将光栅置于电解液浸泡后，取出经光谱仪测得的光谱特性与初始状态相比也有一定变化，但影响较小。另外，对置入裸光纤的电池进行性能测试后也发现裸光纤的简单埋入会使电池性能降低。为解决上述这几个问题，设计了几种光纤埋入电池的方法，埋入方式可分为裸光纤埋入与加钢管保护两种方式，并设计了开槽模具来为钢管的布设提供便利。

发明内容

为了克服上述在先技术的缺点，本发明目的在于提供一种锂电池传感光纤的埋入方法，该方法利用一根单模传输光纤连接各光纤传感器来实现对多电池阵列进行实时分布式连续监测，以期突破目前光纤埋入易受到电解液(LiFP₆)腐蚀性影响，测量环境不稳定，无法分布式测量锂电池内部温度场分布等瓶颈问题，本方法具有测量精度高、轻便灵活、拓展性高、复用性高、成本相对较低等优势，可根据不同研究需要在电池空间内布设相应位置的光纤传感器。

本发明的技术解决方案如下：

一种锂电池传感光纤的埋入方法，其特点在于该方法包括下列步骤：

1)在锂电池壳的下模具的两边设有通孔或槽口，将所述的传感光纤置于保护套管中，将所述的保护套管和传感光纤埋入所述的通孔或槽口中；

2)利用锂电池专用的密封胶，将所述的保护套管与所述的锂电池壳通孔或槽口内外粘合固定，防止内部电解液溢出；

3)通过传输光纤将所述的传感光纤与解调系统的输入端相连。

所述的保护套管是贯通锂电池两端的一根细管，既可为贯通锂电池中心的或偏离锂电池中心的一根细管，由不锈钢、陶瓷或有机材料制成，材料尽量保证电解液与保护套管、电池壳壁不会发生化学反应。

所述的锂电池为纽扣电池、软包电池或圆柱型电池。