[实用新型]原位检测电池材料热稳定性的装置

说明书

本实用新型属于电池技术领域，特别涉及一种原位检测电池材料热稳定性的装置。所述装置包括测试环境腔体及设置于测试环境腔体内的主测试腔体、辅助测试腔体及连通管，其中主测试腔体、辅助测试腔体及连通管通过连接三通连接，连通管的末端由测试环境腔体伸出且与控制球阀连接；主测试腔体和辅助测试腔体的底部设有测试腔体加热装置；测试环境腔体的内壁上设有环境腔体加热装置。本实用新型可采用较大的实验样品量，大大减少样品过少带来偶然误差及检测信号弱等问题；可在一次实验过程中，在线检测材料A产生气体对材料B的热稳定性及放热反应的影响。

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，特别涉及一种原位检测电池材料热稳定性的装置。

背景技术

充分利用可再生能源(太阳能、风能、潮汐能等)对缓解目前日益严峻的环境问题具有重要意义。然而，可再生能源因间歇性与不可预测性而难以被利用。发展电化学储能装置是解决可再生能源发电不稳定性缺点的有效方案之一。以锂离子电池为代表的二次电池由于能量密度高，使用寿命长等优点，被广泛应用于各类电子产品及电动汽车上。随着新能源汽车产业的高速发展与推广，提高电池的能量密度和续航里程成为了目前二次电池的研究重点。然而，高能量密度同时也伴随着高安全风险，以电池热失控为特征的锂离子电池安全事故近年来频频发生，严重打击了消费者的信心。

电池热失控行为主要是电池由于热量累积/温度上升而引起的内部一系列不可逆放热反应相继发生，形成链式效应，最终导致电池内部温度和压力急剧上升而发生极端失控(浓烟、燃烧、爆炸等)行为。目前对锂离子电池热失控机理的研究主要采用差式扫描量热仪(DSC)、热重(TG)、等温量热仪和绝热量热仪等设备。绝热量热仪一般用来对整电池进行分析，研究整电池失控温度及时间等特征。DSC和TG分析通常用来对各组分之间的相互反应和热兼容性进行研究。不过DSC一般不适用于有剧烈化学反应的体系，而TG测试一般无法在密闭容器内进行，不能进行有效的压力数据采集及控制。在锂离子热失控机理探索中，前期研究者提出负极和正极在升温过程中都伴随着不同气体的产生，这些气体可能会存在穿梭，并对电池热失控产生影响。现有技术中可原位检测扣式或圆柱电池在循环中的产气行为，但无法对大电池或者电池极端失控条件进行检测。现有技术中还有通过载气法、排液法等，利用选择阀，真空泵等装置设计了一种检测离子软包电池循环产气和高温产气的装置，但这些方法都只能简单的收集和检测电池产气，目前仍然未出现有效的装置可以对电池内部材料产生的气体穿梭进行在线研究和分析。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种原位检测电池材料热稳定性的装置，以解决目前对二次电池热失控机理研究过程中，各电池材料组分之间产气及其相互作用不明确的局限问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种原位检测电池材料热稳定性的装置，包括测试环境腔体及设置于所述测试环境腔体内的主测试腔体、辅助测试腔体及连通管，其中主测试腔体、辅助测试腔体及连通管通过连接三通连接，所述连通管的末端由所述测试环境腔体伸出且与控制球阀连接；

所述主测试腔体和辅助测试腔体的底部设有测试腔体加热装置；所述测试环境腔体的内壁上设有环境腔体加热装置。

所述主测试腔体内插设有温度传感器。

所述温度传感器的上端由所述连通管引出并且通过传感器连接螺母固定。

所述连通管的上端设有压力传感器。

所述测试腔体加热装置包括加热底座Ⅰ和加热底座Ⅱ，其中加热底座Ⅰ设置于主测试腔体的底部；所述加热底座Ⅱ设置于所述辅助测试腔体的底部且通过加热丝与所述加热底座Ⅰ串联。

所述主测试腔体和辅助测试腔体出气口处分别设有管道控制阀Ⅰ和管道控制阀Ⅱ。

所述环境腔体加热装置包括设置于所述测试环境腔体内壁上的侧部加热器、底部加热器及顶部加热器。