[发明专利]一种锂离子电池系统多层级热失控实验平台

说明书

本发明公开了一种锂离子电池系统多层级热失控实验平台，用于测量多层级锂离子电池热失控产热产气及其他实验数据，实验平台包括一个集装箱实验区、一个大尺度实验区、一个控制室、一套量热系统、一套烟气处理装置。所述控制室位于两个实验分区之间，所述实验区内部均有高清摄像头，所述大尺度实验区和控制室之间是防爆墙结构，所述量热系统可测量两个实验区，所属烟气处理装置共有三步处理工序。本发明通过一套量热系统针对不同实验分区测量不同装置层级的电池系统的实验数据，提高了实验测量对象的容量上限，测量数据准确，通过实验区内部的高清摄像头和防爆墙设计等措施保护了实验人员人身安全，通过整套烟气处理装置，实现气体达标排放。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及锂离子电池测试领域，具体涉及一种锂离子电池系统多层级热失控实验平台。

背景技术

近年来，随着“碳达峰，碳中和”目标的提出，锂离子电池凭借其自身优异的性能，在航空航天领域、电动汽车领域、储能领域大展风采。伴随而来的锂离子电池安全问题也成为了人们关注的焦点。锂离子电池的安全问题主要是在热滥用、电滥用、机械滥用情况下存在火灾或热失控的危险。锂离子电池热失控时特征参数包括产热、产气、电池温度、火焰行为等。因此，研究锂离子电池的热失控特性对于评价锂离子电池安全性能具有重要意义。

但是目前市场上的用于量热的实验仪器，例如锥型量热仪，只能测量类似于18650型小容量锂离子电池的产热量，对于大容量电池单体产热无法测量，也无配套视频监控系统，也没有隔离装置，如果锂离子电池热失控过程中发生了爆炸，对于实验者的人生安全也没有保障；部分自建锂离子电池测试实验平台也只能完成一个或者两个装置层级的电池系统热失控的测试；另外，多数自建实验舱均未配备烟气处理装置，容易造成环境污染。因此，需要设计一种实验平台，以适用于市面上所有常规的锂离子电池安全性测试，可以在线监测锂离子电池单体、锂离子电池模块、锂离子电池簇等不同装置层级的电池系统热失控火灾特征及其演化机制，可测量热失控产热特征(热释放速率、产热总量、热辐射等)、产气特征(产气速率、产气量、产气组分及占比等)、以及电池温度、火焰宏观行为等电池热失控火灾特征参数的演化规律，同时实验过程能保护实验人员人身安全，试验后烟气可以达标排放。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池系统多层级热失控实验平台，借助一套量热系统，一套烟气处理装置，实现不同装置层级的锂离子电池系统热失控的数据测量分析，同时保护实验人员人身安全，减少大气污染。

为实现上述目的，解决其技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种锂离子电池系统多层级热失控实验平台，包括：

集装箱测量实验区，用于锂离子电池单体、模组热失控实验，所述集装箱测量实验区内部包含高清摄像头，用于实时监测、记录实验过程，所述集装箱测量实验区顶部中间区域安装集烟罩；

大尺度实验区，用于单个或多个电池簇热失控实验，所述大尺度试验区内部装有高清摄像头，所述大尺度实验区顶部中间位置安装集烟罩，所述大尺度试验区后侧位置下方留有间断式进气口；

控制室，其内部包含三大分区，所述三大分区为气瓶室、观察室、仪器室；所述控制室和大尺度实验区之间设置防爆墙；

量热系统，所述量热系统通过烟道汇聚，在集装箱测量实验区和大尺度实验区烟道上设置测量区域，共用一套量热仪器，测量集装箱测量实验区和大尺度实验区的产热产气数据；

烟气处理装置，包含三步处理工艺，分别是旋流塔处理、电捕焦油器处理、活性炭吸附箱处理，可以使得烟气达标排放。

进一步地，所述集装箱测量实验区和大尺度实验区内部的高清摄像头的高度、角度可调节，所述高清摄像头具备远程开启、关闭以及云端传输信号功能。

进一步地，所述集装箱测量实验区内部包含电子台秤。