CN106093779A - 一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置及方法，所述检测装置包括：密封观察装置，密封观察装置内为无氧环境；密封观察装置上设有观察窗；用于固定锂离子电池的夹持装置，夹持装置设置在密封观察装置的内部且与之可拆卸相连；电信号输入装置，电信号输入装置设置在密封观察装置的外部且通过导线分别与锂离子电池的正负极相连；数据采集装置，数据采集装置设置在密封观察装置内且与之固定相连；数据输出装置，数据输出装置设置在密封观察装置的外部且通过导线与数据采集装置相连。本发明的检测装置为锂离子的爆炸测试提供了一个安全的检测环境，可实现测试设备与试验环境分离，还能保证锂离子爆炸过程中环境参数的准确采集。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池测试装置，具体涉及不同气体环境中的锂离子电池爆炸压力和温度的检测装置及方法。
背景技术
目前，由于锂离子电池具有能量密度高，循环使用次数多以及存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上(如移动电话、数码摄像机和手提电脑等)得到了广泛的应用，而且也广泛的应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。锂离子电池的大量使用也带来了大量的安全性问题。
锂离子电池的结构特点及所使用的高能量密度材料，使其在使用过程中存在爆炸起火等危险。在锂离子电池的测试过程中，锂离子电池大都暴露在空气中，则在试验测试过程中就不能准确确定电池起火爆炸的原因以及锂离子电池起火爆炸的气体产物成分。锂离子电池爆炸过程会出现高温和局部高压，而现在没有锂离子电池检测装置同时进行压力和高温的检测。同时，锂离子电池着火或爆炸过程中产生大量的有害气体以及喷出火焰，测试人员的安全问题不能完全保证，因此，十分需要一个安全稳定的测试环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，包括：
密封观察装置，所述密封观察装置内为无氧环境；所述密封观察装置上设有观察窗；
用于固定锂离子电池的夹持装置，所述夹持装置设置在所述密封观察装置的内部且与之可拆卸相连；
电信号输入装置，所述电信号输入装置设置在所述密封观察装置的外部且通过导线分别与所述锂离子电池的正负极相连；
数据采集装置，所述数据采集装置设置在所述密封观察装置内且与之固定相连；
数据输出装置，所述数据输出装置设置在所述密封观察装置的外部且通过导线与所述数据采集装置相连。
本发明的有益效果是：本发明的锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置为锂离子的爆炸测试提供了一个安全的检测环境，可实现测试设备与试验环境分离，还能保证锂离子爆炸过程中环境参数的准确采集。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括抽真空装置和压力表，所述压力表固定在所述密封观察装置的外壁上；所述抽真空装置通过抽气管与所述密封观察装置相连，所述抽气管上设有流量控制阀。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置抽真空装置和压力表，可方便使所述密封观察装置内可实现多种检测环境，如真空环境、氩气环境和氮气环境等，使密封观察装置内的无氧检测环境稳定，减小周围环境对检测过程的影响。
进一步，还包括进气装置，所述进气装置通过进气管与所述密封观察装置相连，所述进气管上设有流量控制阀。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置进气装置，可为密封观察装置提供不同气体氛围的检测环境，减小周围环境对检测过程的影响，为锂离子电池的爆炸提供稳定的测试条件。
进一步，还包括排气装置和排气阀，所述排气装置与所述密封观察装置相连且位于所述密封观察装置的上方，所述排气阀设置与所述密封观察装置的下方且与所述密封观察装置相连。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置排气装置和排气阀，可方便锂离子电池爆炸测试完成后，对密封观察装置内的气体进行更换。
进一步，还包括在线气体检测装置，所述在线气体检测装置通过排气管与所述排气装置的排气口相连。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置在线气体检测装置，可方便对锂离子电池爆炸后产生的气体成分进行检测分析。
进一步，还包括高速摄影装置和红外摄像装置，所述高速摄影装置和红外摄像装置均与所述密封观察装置的外壁固定相连；
所述观察窗包括第一观察窗和第二观察窗，所述第一观察窗和第二观察窗分别对称安装在所述密封观察装置的两端，所述高速摄影装置布置在与所述第一观察窗相对的位置，所述红外摄像装置布置在与所述第二观察窗相对的位置。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置高度摄影装置和红外摄像装置，可对密封观察装置内的锂离子电池的爆炸过程进行摄像记录。
进一步，所述数据采集装置包括：
多个温度传感器，多个所述温度传感器位于所述密封观察装置内且均匀布置在所述锂离子电池的四周；所述温度传感器通过导线与所述电信号输入装置相连；
多个压力传感器，多个所述压力传感器位于所述密封观察装置内且均匀布置在所述锂离子电池的四周且位于多个所述温度传感器的外侧；所述压力传感器通过导线与所述电信号输入装置相连。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置多个温度传感器和多个压力传感器，可对锂离子电池周围的爆炸温度和爆炸压力进行全方位检测。
进一步，还包括防爆灯，所述防爆灯固定在所述密封观察装置内。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置防爆灯，能够有效保证密封观察装置内的可见度。
一种采用如上所述检测装置检测锂离子电池爆炸过程中环境参数的方法，包括以下步骤：
步骤S1，将锂离子电池通过夹持装置固定在密封观察装置内；将锂离子电池的正负极通过导线分别与电信号输入装置相连；
步骤S2，将所述密封观察装置内设置为无氧测试环境；
步骤S3，采用数据采集装置采集锂离子电池爆炸后的密封观察装置内的环境参数，并把采集到的环境参数传输至数据输出装置；
步骤S4，通过所述电信号输入装置对所述锂离子电池进行充电，直至锂离子电池发生爆炸，结束充电。
本发明的有益效果是：本发明的锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测方法为锂离子的爆炸测试提供了一个安全的检测环境，可实现测试设备与试验环境分离，还能保证锂离子爆炸过程中环境参数的准确采集。
进一步，还包括步骤S5，密封观察装置上设有第一观察窗及第二观察窗，通过与第一观察窗相对布置的高速摄像装置和与第二观察窗相对布置的红外摄像装置对所述密封观察装置内的锂离子电池的爆炸过程进行监测；
打开设置在所述密封观察装置上端的排气装置和设置在密封观察装置下端的排气阀，将所述密封观察装置内的锂离子电池爆炸后产生的气体排出；当需要对锂离子电池爆炸产生的气体进行检测分析时，则不需要打开排气阀，将所述排气装置的排气口通过排气管与在线气体检测装置相连；
当步骤S2中的所述无氧测试环境为真空环境时，通过抽真空装置对所述密封观察装置进行抽真空，当密封观察装置内的气压到达指定气压时，关闭抽真空装置上的流量控制阀，所述密封观察装置内实现无氧测试环境；
当步骤S2中的所述无氧测试环境为惰性气体环境时，先通过抽真空装置对所述密封观察装置进行抽真空，使所述密封观察装置内达到真空环境，然后打开进气装置上的流量控制阀，将惰性气体输入进入密封观察装置内，使密封观察装置内部的气压与外部的大气压相同。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过将密封观察装置内的无氧环境设定为真空环境，可方便使所述密封观察装置内实现无氧环境，使密封观察装置内的无氧环境稳定，减小周围环境对检测过程的影响；通过将密封观察装置内的环境设定为惰性气体环境，可为密封观察装置提供不同气体分为的检测环境，减小周围环境对检测过程的影响，为锂离子电池的爆炸提供稳定的测试条件。
附图说明
图1为本实施例的连接结构示意图；
图2为本实施例的俯视结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、密封观察装置；11、第一观察窗；12、第二观察窗；13、防爆门；14、支架；15、底板；2、夹持装置；3、数据采集装置；31、温度传感器；32、压力传感器；4、抽真空装置；41、抽气管；5、压力表；6、进气装置；61、进气管；62、流量调节阀；7、排气装置；71、排气阀；8、高速摄影装置；81、红外摄像装置；9、锂离子电池；91、电信号输入装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图2所示，本实施例的一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，包括：
密封观察装置1，所述密封观察装置1内可以实现多种检测环境，如真空环境、氩气环境和氮气环境等无氧环境，也可以实现真空环境；所述密封观察装置1上设有观察窗；密封观察装置1上安装有防爆门13，通过打开防爆门13，将锂离子电池9放入密封观察装置1内；
用于固定锂离子电池9的夹持装置2，所述夹持装置2设置在所述密封观察装置1的内部且与之可拆卸相连；
电信号输入装置91，所述电信号输入装置91设置在所述密封观察装置1的外部且通过导线分别与所述锂离子电池9的正负极相连；
数据采集装置3，所述数据采集装置3设置在所述密封观察装置1内且与之固定相连；
数据输出装置，所述数据输出装置设置在所述密封观察装置1的外部且通过导线与所述数据采集装置3相连。所述数据输出装置上设有电源接口和数据收集接口；
本实施例的锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置为锂离子的爆炸测试提供了一个安全的检测环境，可实现测试设备与试验环境分离，还能保证锂离子爆炸过程中环境参数的准确采集。
如图1和图2所示，本实施例的检测装置还包括支架14，密封观察装置1安装在支架14上，支架14的底部设有滚轮，可根据需要移动到不同的位置。
如图1和图2所示，本实施例的检测装置还包括抽真空装置4和压力表5，所述压力表5固定在所述密封观察装置1的外壁上；所述抽真空装置4通过抽气管41与所述密封观察装置1相连，所述抽气管41上设有流量控制阀62。通过设置抽真空装置和压力表，可方便使所述密封观察装置内实现无氧环境，使密封观察装置内的无氧环境稳定，减小周围环境对检测过程的影响。
如图1和图2所示，本实施例的检测装置还包括进气装置6，所述进气装置6通过进气管61与所述密封观察装置1相连，所述进气管61上设有流量控制阀62。通过设置进气装置，可为密封观察装置提供不同气体分为的检测环境，减小周围环境对检测过程的影响，为锂离子电池的爆炸提供稳定的测试条件。
如图1和图2所示，本实施例的检测装置还包括排气装置7和排气阀71，所述排气装置7与所述密封观察装置1相连且位于所述密封观察装置1的上方，所述排气阀71设置与所述密封观察装置1的下方且与所述密封观察装置1相连。通过设置排气装置和排气阀，可方便锂离子电池爆炸测试完成后，对密封观察装置内的气体进行更换。
本实施例的检测装置还包括在线气体检测装置，所述在线气体检测装置通过排气管与所述排气装置7的排气口相连。通过设置在线气体检测装置，可方便对锂离子电池爆炸后产生的气体成分进行检测分析。
如图2所示，本实施例的检测装置还包括高速摄影装置8和红外摄像装置81，所述高速摄影装置8和红外摄像装置81均与所述密封观察装置1的外壁固定相连；通过设置高度摄影装置和红外摄像装置，可对密封观察装置内的锂离子电池的爆炸过程进行摄像记录。
所述观察窗包括第一观察窗11和第二观察窗12，所述第一观察窗11和第二观察窗12分别对称安装在所述密封观察装置1的两端，所述高速摄影装置8布置在与所述第一观察窗11相对的位置，所述红外摄像装置81布置在与所述第二观察窗12相对的位置。
如图2所示，本实施例的所述数据采集装置3包括：
多个温度传感器31，多个所述温度传感器31位于所述密封观察装置1内且均匀布置在所述锂离子电池9的四周；所述温度传感器31通过导线与所述电信号输入装置91相连；
多个压力传感器32，多个所述压力传感器32位于所述密封观察装置1内且均匀布置在所述锂离子电池9的四周且位于多个所述温度传感器32的外侧；所述压力传感器32通过导线与所述电信号输入装置相连。
本实施例通过设置多个温度传感器和多个压力传感器，可对锂离子电池周围的爆炸温度和爆炸压力进行全方位检测。
为了能够有效保证密封观察装置1内的可见度，本实施例的密封观察装置1内还设有防爆灯。
如图1和图2所示，一种采用上述检测装置对锂离子电池爆炸过程中环境参数的进行检测的方法，包括以下步骤：
步骤S1，选择锂离子单体电池或锂离子电池组作为检测对象，将锂离子单体电池或锂离子电池组通过夹持装置2固定在内部为无氧环境的密封观察装置1内；调节夹持装置2对锂离子电池9进行夹持固定，然后通过螺栓将夹持装置2与密封观察装置1的底板15相连；将锂离子电池9的正负极通过导线分别与电信号输入装置91相连；
步骤S2，选择无氧测试环境；当选择的无氧测试环境为真空环境时，通过抽真空装置4对所述密封观察装置1进行抽真空，当密封观察装置1内的气压到达指定气压时，关闭抽真空装置4上的流量控制阀62，所述密封观察装置1内实现无氧测试环境；当选择的无氧测试环境为惰性气体环境时，先通过抽真空装置4对所述密封观察装置1进行抽真空，使所述密封观察装置1内达到真空环境，然后打开进气装置6上的流量控制阀62，将惰性气体输入进入密封观察装置1内，使密封观察装置1内部的气压与外部的大气压相同。
步骤S3，选择合适的数据采集距离，将温度传感器31和压力传感器32安装在预设的合适的数据采集位置，采集锂离子电池9爆炸过程中的密封观察装置1内的环境参数，将温度传感器31和压力传感器32与数据输出装置3上的数据收集接口相连，把采集到的环境参数传输至数据输出装置3；通过与第一观察窗11相对布置的高速摄像装置8和与第二观察窗12相对布置的红外摄像装置81对所述密封观察装置1内的锂离子电池9的爆炸过程进行实施监测；
步骤S4，关闭进气装置6、排气装置7和密封观察装置1上的阀门，紧闭所述密封观察装置1上的防爆门13；通过所述电信号输入装置91对所述锂离子电池9进行充电，直至锂离子电池9发生爆炸，结束充电。
步骤S5，密封观察装置1上设有第一观察窗11及第二观察窗12，通过与第一观察窗11相对布置的高速摄像装置8和与第二观察窗12相对布置的红外摄像装置81对所述密封观察装置1内的锂离子电池9的爆炸过程进行监测；测试完成后，打开设置在所述密封观察装置1上端的排气装置7和设置在密封观察装置1下端的排气阀71，将所述密封观察装置1内的锂离子电池9爆炸后产生的气体排出；当需要对锂离子电池9爆炸产生的气体进行检测分析时，则不需要打开排气阀71，将所述排气装置7的排气口通过排气管与在线气体检测装置相连。
下面以过充电诱发单体电池爆炸的过程进行说明。
1.将锂离子电池安装在夹持装置上，然后将夹持装置安装在密封观察装置上，用电缆连接电池的正负极；
2.将温度传感器和压力传感器布置在锂离子电池的周围，并根据需要调节测试装置和锂离子电池之间的位置，然后将温度传感器和压力传感器与数据输出装置相连；
3.打开防爆灯，保证测试环境内的可见度，关闭进气装置和排气装置的阀门，并关闭密封观察装置的防爆门；
4.打开抽真空装置，观察压力表到达负一个大气压时，关闭抽真空装置，并且关闭抽气管上的流量调节阀；
5.选择不同的惰性气体，然后打开进气装置，观察压力表，等密封观察装置内达到正常大气压时，关闭进气装置，并关闭进气管上的流量调节阀，重复步骤4和5三次；
6.开启电源对锂离子电池进行充电，直至锂离子电池发生喷气、冒烟、起火和爆炸时，充电结束，打开密封观察装置下的排气阀和密封观察装置上的排气装置，进行密封观察装置内的气体更换；
7.变更测试环境，重复试验过程，得到相应的压力和温度以及爆炸过程的数据，并进行分析。
本实施例的锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测方法为锂离子的爆炸测试提供了一个安全的检测环境，可实现测试设备与试验环境分离，还能保证锂离子爆炸过程中环境参数的准确采集。通过将密封观察装置内的无氧环境设定为真空环境，可方便使所述密封观察装置内实现无氧环境，使密封观察装置内的无氧环境稳定，减小周围环境对检测过程的影响；通过将密封观察装置内的环境设定为惰性气体环境，可为密封观察装置提供不同气体分为的检测环境，减小周围环境对检测过程的影响，为锂离子电池的爆炸提供稳定的测试条件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，其特征在于，包括：
密封观察装置(1)，所述密封观察装置(1)内为无氧环境；所述密封观察装置(1)上设有观察窗；
用于固定锂离子电池(9)的夹持装置(2)，所述夹持装置(2)设置在所述密封观察装置(1)的内部且与之可拆卸相连；
电信号输入装置(91)，所述电信号输入装置(91)设置在所述密封观察装置(1)的外部且通过导线分别与所述锂离子电池(9)的正负极相连；
数据采集装置(3)，所述数据采集装置(3)设置在所述密封观察装置(1)内且与之固定相连；
数据输出装置，所述数据输出装置设置在所述密封观察装置(1)的外部且通过导线与所述数据采集装置(3)相连。
2.根据权利要求1所述一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，其特征在于，还包括抽真空装置(4)和压力表(5)，所述压力表(5)固定在所述密封观察装置(1)的外壁上；所述抽真空装置(4)通过抽气管(41)与所述密封观察装置(1)相连，所述抽气管(41)上设有流量控制阀(62)。
3.根据权利要求2所述一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，其特征在于，还包括进气装置(6)，所述进气装置(6)通过进气管(61)与所述密封观察装置(1)相连，所述进气管(61)上设有流量控制阀(62)。
4.根据权利要求3所述一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，其特征在于，还包括排气装置(7)和排气阀(71)，所述排气装置(7)与所述密封观察装置(1)相连且位于所述密封观察装置(1)的上方，所述排气阀(71)设置与所述密封观察装置(1)的下方且与所述密封观察装置(1)相连。
5.根据权利要求4所述一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，其特征在于，还包括在线气体检测装置，所述在线气体检测装置通过排气管与所述排气装置(7)的排气口相连。
6.根据权利要求1至5任一项所述一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，其特征在于，还包括高速摄影装置(8)和红外摄像装置(81)，所述高速摄影装置(8)和红外摄像装置(81)均与所述密封观察装置(1)的外壁固定相连；
所述观察窗包括第一观察窗(11)和第二观察窗(12)，所述第一观察窗(11)和第二观察窗(12)分别对称安装在所述密封观察装置(1)的两端，所述高速摄影装置(8)布置在与所述第一观察窗(11)相对的位置，所述红外摄像装置(81)布置在与所述第二观察窗(12)相对的位置。
7.根据权利要求6所述一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，其特征在于，所述数据采集装置(3)包括：
多个温度传感器(31)，多个所述温度传感器(31)位于所述密封观察装置(1)内且均匀布置在所述锂离子电池(9)的四周；所述温度传感器(31)通过导线与所述电信号输入装置(91)相连；
多个压力传感器(32)，多个所述压力传感器(32)位于所述密封观察装置(1)内且均匀布置在所述锂离子电池(9)的四周且位于多个所述温度传感器(31)的外侧；所述压力传感器(32)通过导线与所述电信号输入装置(91)相连。
8.根据权利要求7所述一种锂离子电池爆炸过程中环境参数的检测装置，其特征在于，还包括防爆灯，所述防爆灯固定在所述密封观察装置(1)内。
9.一种采用如权利要求1至8任一项所述检测装置检测锂离子电池爆炸过程中环境参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将锂离子电池(9)通过夹持装置(2)固定在密封观察装置(1)内；将锂离子电池(9)的正负极通过导线分别与电信号输入装置(91)相连；
步骤S2，将所述密封观察装置(1)内设置为无氧测试环境；
步骤S3，采用数据采集装置(3)采集锂离子电池(9)爆炸后的密封观察装置(1)内的环境参数，并把采集到的环境参数传输至数据输出装置；
步骤S4，通过所述电信号输入装置(91)对所述锂离子电池(9)进行充电，直至锂离子电池(9)发生爆炸，结束充电。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括步骤S5，密封观察装置(1)上设有第一观察窗(11)及第二观察窗(12)，通过与第一观察窗(11)相对布置的高速摄像装置(8)和与第二观察窗(12)相对布置的红外摄像装置(81)对所述密封观察装置(1)内的锂离子电池(9)的爆炸过程进行监测；
打开设置在所述密封观察装置(1)上端的排气装置(7)和设置在密封观察装置(1)下端的排气阀(71)，将所述密封观察装置(1)内的锂离子电池(9)爆炸后产生的气体排出；当需要对锂离子电池(9)爆炸产生的气体进行检测分析时，则不需要打开排气阀(71)，将所述排气装置(7)的排气口通过排气管与在线气体检测装置相连；
当步骤S2中的所述无氧测试环境为真空环境时，通过抽真空装置(4)对所述密封观察装置(1)进行抽真空，当密封观察装置(1)内的气压到达指定气压时，关闭抽真空装置(4)上的流量控制阀(62)，所述密封观察装置(1)内实现无氧测试环境；
当步骤S2中的所述无氧测试环境为惰性气体环境时，先通过抽真空装置(4)对所述密封观察装置(1)进行抽真空，使所述密封观察装置(1)内达到真空环境，然后打开进气装置(6)上的流量控制阀(62)，将惰性气体输入进入密封观察装置(1)内，使密封观察装置(1)内部的气压与外部的大气压相同。
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