一种电池热失控产气的测量方法及测量装置

技术领域

本发明属于电池检测技术领域，尤其涉及一种电池热失控产气的测量方法及测量装置。

背景技术

锂离子动力电池，是一种新能源电池，因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中。

其中，锂离子动力电池在热失控发生过程中，电池内部会发生一系列化学反应，这些反应产生大量的热量，同时伴随着很多可燃气体的产生，最终导致电池发生热失控造成起火爆炸等安全事故。因此，对锂离子动力电池的热失控产气状况进行测量是至关重要的。

然而，现有用于测量锂离子动力电池的热失控产气状况的方法存在气体容易被污染，从而导致测量不准确等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电池热失控产气的测量方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电池热失控产气的测量方法，其包括以下步骤：

将待测量的电池置于密闭空间中；

对密闭空间中的待测量的电池进行加热，直至待测量的电池失控，停止加热；

待密闭空间内的气氛环境和气体温度稳定后，再测量密闭空间内的气体压力，然后，根据所测量的气体压力，得到待测量的电池热失控产气量；和/或收集密闭空间内的气体，并对收集的气体进行分析，得到待测量的电池的热失控产气组成成分。

作为本发明实施例的一个优选方案，所述根据所测量的气体压力，得到待测量的电池热失控产气量的步骤，具体包括：

根据所测量的气体压力和密闭空间的内部容积，并通过理想气体方程，计算得到待测量的电池热失控产气量。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，对收集的气体进行分析的方法为气相色谱分析。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述电池为锂离子动力电池。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电池热失控产气的测量装置，其包括：

密闭容器，用于放置待测量的电池；

加热组件，用于对所述密闭容器内的待测量的电池进行加热；

压力测量组件，用于测量所述密闭容器内的气体压力，以根据所测量的气体压力，得到待测量的电池热失控产气量；和/或气体收集分析组件，用于收集所述密闭容器内的气体，并对收集的气体进行分析，得到待测量的电池的热失控产气组成成分。

作为本发明实施例的另一个优选方案，还包括：

温度测量组件，用于测试所述密闭容器内的气体温度。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述气体收集分析组件包括：

集气通道，用于收集所述密闭容器内的气体；所述集气通道与所述密闭容器相连通；

气体分析仪，用于对所述集气通道收集的气体进行成分分析，得到待测量的电池的热失控产气组成成分；所述气体分析仪与所述集气通道相连通。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述气体分析仪为气相色谱分析仪。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述加热组件包括：

加热丝，所述加热丝设置在所述密闭容器的内壁上。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述电池为锂离子动力电池。

本发明实施例提供的一种电池热失控产气的测量方法，由于在密封保护气环境下进行测量收集，其所测量的电池热失控产气量准确，以及所收集气体成分准确，不会被空气污染。另外，该测量方法可实现压力的实时监控，以观察电池热失控过程中泄压等细微特征。此外，本发明通过气相色谱联用，可及时有效地分析电池热失控产生的气体成分，减少气体泄漏和污染。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电池热失控产气的测量装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的测量方法得到的电池热失控过程中产气压力-时间曲线图。

图3为本发明实施例提供的测量方法得到的电池热失控过程中产气速率-温度曲线图。

图1中，1-隔热球体；2-加热丝；3-热电偶；4-压力探头；5-视窗；6-电极柱；7-集气管道；8-控制器；9-气体分析仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的一个实施例中，提供了一种电池热失控产气的测量方法，其包括以下步骤：

S1、将待测量的电池置于密闭空间中；

S2、对密闭空间中的待测量的电池进行加热，直至待测量的电池失控，停止加热；

S3、待密闭空间内的气氛环境和气体温度稳定后，再测量密闭空间内的气体压力，然后，根据所测量的气体压力，得到待测量的电池热失控产气量；

S4、收集密闭空间内的气体，并对收集的气体进行分析，得到待测量的电池的热失控产气组成成分。

在实际应用中，可以采用密封的金属舱作为放置待测量的电池的密闭空间；另外，加热的方法可以采用加热丝加热或者红外加热等方法，并不限于此；测量气体压力的方法可以压力传感器等压力测量设备进行测试，通过压力测量设备可以实时监测密闭空间中的气体压力，以观察电池热失控过程中泄压等细微特征；可以通过安装温度传感器等温度测量设备来实时监测密闭空间中的气体温度。

在本发明的一个优选实施例中，所述根据所测量的气体压力，得到待测量的电池热失控产气量的步骤，具体包括：

根据所测量的气体压力和密闭空间的内部容积，并通过理想气体方程，计算得到待测量的电池热失控产气量。

具体的，根据所测量的密闭空间中的气体压力，便可通过理想气体方程PV＝nRT以及密闭空间的内部容积，计算得到待测量的电池在热失控过程中产生的气体体积和产气速率，即为待测量的电池热失控产气量。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤中，对收集的气体进行分析的方法为气相色谱分析。

具体的，可以通过气相色谱分析对收集的气体进行成分分析，从而可以准备测得待测量的电池在热失控过程中产生的气体的组成成分。

在本发明的一个优选实施例中，所述电池为锂离子动力电池。

具体的，上述测量方法可以应用于测试锂离子动力电池在热失控过程中产生的气体量以及气体成分。

在本发明的另一个实施例中，还提供了一种电池热失控产气的测量装置，其包括：

密闭容器，用于放置待测量的电池；

加热组件，用于对所述密闭容器内的待测量的电池进行加热；

压力测量组件，用于测量所述密闭容器内的气体压力，以根据所测量的气体压力，得到待测量的电池热失控产气量；和/或气体收集分析组件，用于收集所述密闭容器内的气体，并对收集的气体进行分析，得到待测量的电池的热失控产气组成成分。

具体，在实际应用中，如附图1所示，密闭容器可以采用密封的隔热球体1，其内部可以安装有支架，以用于放置待测量的电池；当然，密闭容器也可以采用长方体、圆柱体等其他其他形状的容器，并不限于此。此外，隔热球体1上还可以设置视窗5，以便于观察隔热球体1内的电池的热失控过程；

另外，加热组件可以采用现有技术中常见的加热丝、红外加热器等，并不限于此；压力测量组件可以采用现有技术中常见的压力传感器、气压计等，并不限于此；气体收集分析组件可以采用现有技术中常见的气相色谱分析仪、热导式气体分析仪器、电化学式气体分析仪器或红外线吸收式分析仪等，并不限于此。

在本发明的一个优选实施例中，如附图1所示，压力测量组件可以包括压力传感器，其中，压力传感器包括压力探头4；所述压力探头4安装在隔热球体1的内壁，其可以实时测量隔热球体1内的气体压力。

在本发明的一个优选实施例中，所述测量装置还包括：

温度测量组件，用于测试所述密闭容器内的气体温度。

其中，温度测量组件可以采用温度传感器、热电偶等部件，其用于实时测量隔热球体1内的气体温度，以便于控制加热组件进行加热操作。

在本发明的一个优选实施例中，如附图1所示，温度测量组件可以采用热电偶3；热电偶3安装在隔热球体1内，其可以实时测量隔热球体1内的气体温度。

如附图1所示，在本发明的一个优选实施例中，所述气体收集分析组件包括：

集气通道7，用于收集所述密闭容器内的气体；所述集气通道与所述密闭容器相连通；

气体分析仪9，用于对所述集气通道收集的气体进行成分分析，得到待测量的电池的热失控产气组成成分；所述气体分析仪与所述集气通道相连通。

如附图1所示，在实际应用中，气体分析仪9可以采用气相色谱分析仪；气相色谱分析仪可以通过集气通道7直接与隔热球体1进行连通，从而可以保证所收集气体成分准确，不会被空气污染，以及可以及时有效地分析电池热失控产生的气体成分，减少气体泄漏和污染。

如附图1所示，在本发明的一个优选实施例中，所述加热组件包括：

加热丝2，所述加热丝2设置在所述密闭容器的内壁上。

具体的，如附图1所示，加热丝2可呈螺旋状地安装在隔热球体1的内壁上；隔热球体1上还设置有电极柱6，电极柱6与加热丝2相连，通过给加热丝2通电，可以实现对隔热球体1内的待测量的电池进行加热。

如附图1所示，在本发明的一个优选实施例中，所述测量装置还可包括控制器8，通过控制器8可以自动控制加热丝2、热电偶3、压力探头4、气体分析仪9等设备进行工作。

在本发明的一个优选实施例中，所述电池为锂离子动力电池。

具体的，上述测量装置可以应用于测试锂离子动力电池在热失控过程中产生的气体量以及气体成分。

在实际应用中，利用上述实施例提供的测量装置和测量方法对锂离子动力电池的热失控产气状态进行测量，其中，锂离子动力电池在热失控过程中产气压力与时间的关系如附图2所示，锂离子动力电池在热失控过程中产气速率与温度的关系如附图3所示；另外，锂离子动力电池在热失控过程中产生的气体的气相色谱分析结果如表1所示。

表1

综上所述，本发明实施例提供的电池热失控产气的测量方法，由于在密封保护气环境下进行测量收集，其所测量的电池热失控产气量准确，以及所收集气体成分准确，不会被空气污染。另外，该测量方法可实现压力的实时监控，以观察电池热失控过程中泄压等细微特征。此外，本发明通过气相色谱联用，可及时有效地分析电池热失控产生的气体成分，减少气体泄漏和污染。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。