CN111103404A - 动力电池热失控尾气的分析装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及动力电池分析领域，特别是涉及一种动力电池热失控尾气的分析装置及方法。动力电池热失控尾气的分析装置包括防爆间以及分析仪；动力电池置于防爆间内，在动力电池的至少一侧可移动地设置有加热装置；分析仪通过管路组件与防爆间连通。本发明提供的动力电池热失控尾气的分析装置通过在防爆间内设置可相对于动力电池移动的加热装置，能保证加热装置在不同的位置对动力电池进行加热，进而能够对不同尺寸、不同容量和不同能量密度的动力电池进行不同程度的加热。通过管路组件将防爆间与分析仪连通，能够保证分析仪实时对动力电池热失控后的尾气进行分析。同时，该分析装置还具有试验方法覆盖范围广，安全性高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池分析领域，特别是涉及一种动力电池热失控尾气的分析装置及方法。
背景技术
锂离子动力电池作为新能源汽车的核心部件，其安全性问题一直备受关注。然而随着新能源汽车产销量的快速增长，安全事故也有明显增多。
由于锂离子动力电池中的电解液、隔膜、添加剂属于有机物，一旦发生安全事故，可能泄露有毒物质对人员和环境造成较大的危害。因此迫切需要对锂离子动力电池热失控后的尾气成分进行分析研究，充分了解其对人员和环境的危害。
目前，对于锂离子动力电池热失控后尾气成分分析的研究还很少，研究主要集中在锂离子动力电池在合成过程中内部产气及电解液两个方向。现有技术中对于锂离子动力电池热失控后尾气成分分析，多采用气管连接装置测试产气量和成分，测试时采用手动开关阀门进行，无法实现在线分析，并且无法实现锂离子动力电池在热失控后所产生的气体成分的在线分析。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力电池热失控尾气的分析装置及方法，以解决现有技术中对于动力电池热失控后的尾气无法分析的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种动力电池热失控尾气的分析装置，包括防爆间以及分析仪；动力电池置于所述防爆间内，在所述动力电池的至少一侧可移动地设置有加热装置；所述分析仪通过管路组件与所述防爆间连通。
进一步地，所述防爆间的顶部设置有集气罩，所述集气罩通过所述管路组件与所述分析仪连通。
进一步地，所述管路组件包括第一管路和第二管路，所述第一管路的两端分别与所述集气罩以及所述第二管路的一端连通，所述第二管路的另一端与分析仪连通。
进一步地，所述第一管路和/或所述第二管路上还连接有管路清洁装置。
进一步地，所述分析仪的出口处还连接有尾气处理装置。
进一步地，所述加热装置由多根电阻丝组成，多根所述电阻丝与电源组件连接。
进一步地，所述防爆间内还设置有测温组件。
进一步地，所述加热装置相对于所述动力电池的角度可调。
根据本发明的另一方面，还提供一种动力电池热失控尾气的分析方法，所述分析方法基于如前所述动力电池热失控尾气的分析装置实现，所述分析方法包括如下步骤：将所述动力电池和所述加热装置置于所述防爆间内；开启所述加热装置以对所述动力电池加热；所述动力电池热失控后，所述动力电池的热失控尾气通过所述管路组件通入所述分析仪中；通过所述分析仪对所述动力电池的热失控尾气进行分析。
进一步地，所述管路组件包括第一管路和第二管路，所述第二管路上还连接有管路清洁装置，还包括如下步骤：开启所述管路清洁装置对所述第一管路和/或所述第二管路进行清洁。
本发明提供的动力电池热失控尾气的分析装置，通过在防爆间内设置可相对于动力电池移动的加热装置，能够保证加热装置在不同的位置对动力电池进行加热，进而能够对不同尺寸、不同容量和不同能量密度的动力电池进行不同程度的加热。此外，通过管路组件将防爆间与分析仪连通，能够保证分析仪实时对动力电池的热失控后的尾气进行分析。同时，该动力电池热失控尾气的分析装置还具有试验方法覆盖范围广，安全性高等优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的动力电池热失控尾气的分析装置的示意性结构图；
图2为本发明实施例提供的动力电池热失控尾气的分析方法的示意性流程图。
附图标号说明：
100、防爆间；102、分析仪；104、动力电池；106、加热装置；108、集气罩；110、第一管路；112、第二管路；114、管路清洁装置；116、尾气处理装置；118、测温组件。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，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，都属于发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1所示，本发明提供一种动力电池104热失控尾气的分析装置，包括防爆间100以及分析仪102；动力电池104置于防爆间100内，在动力电池104的至少一侧可移动地设置有加热装置106；分析仪102通过管路组件与防爆间100连通。
本发明提供的动力电池104热失控尾气的分析装置，通过在防爆间100内设置可相对于动力电池104移动的加热装置106，能够保证加热装置106在不同的位置对动力电池104进行加热，进而能够对不同尺寸、不同容量和不同能量密度的动力电池104进行不同程度的加热。更重要的是，通过将加热装置106与动力电池104的间距设置成可移动的形式，当加热装置106距离动力电池104较近时，能够实现动力电池104中的泄压阀的顺利开启，进而能够实现动力电池104中的液压阀开启、样品破裂、起火、爆炸等不同的状态。此外，通过管路组件将防爆间100与分析仪102连通，能够保证分析仪102实时对动力电池104的热失控后的尾气进行分析。同时，该动力电池104热失控尾气的分析装置还具有试验方法覆盖范围广，安全性高等优点。
具体来说，防爆间100用以进行动力电池104热失控尾气的试验，本实施例中，通过使用防爆间100作为试验的场所，将动力电池104与外部的设备隔离开，能够保证动力电池104热失控后的尾气不会被排入到外界，避免了动力电池104热失控后的尾气污染外界的环境，同时也避免了动力电池104热失控后的尾气对试验人员造成危害。此外，通过设置防爆间100还能够避免动力电池104热失控后，若发生爆炸等意外情况时，碎片飞溅对试验人员造成伤害。
当需要使用该分析装置时，将动力电池104置于防爆间100内。在动力电池104的至少一侧，可移动地设置有加热装置106。例如，加热装置106的可移动方式可使用如下方式实现：
1、固定动力电池104，在防爆间100内设置导轨，在加热装置106上设置滑动机构，将滑动机构置于导轨上来调整加热装置106的位置；
2、固定动力电池104，在防爆间100内设置伸缩驱动单元，将加热装置106固定到伸缩驱动单元上，通过伸缩驱动单元的伸缩动作来调整加热装置106的位置；
3、固定加热装置106，在动力电池104下方设置样品架，通过移动样品架来调整加热装置106的位置。
其中，加热装置106与动力电池104之间的间距的调整范围为0至30厘米。
在本实施例中，通过将加热装置106可移动地设置在动力电池104的至少一侧，能够对不同尺寸、不同容量和不同能量密度的动力电池104进行不同程度的加热。这样一来，就提高了该分析装置针对不同动力电池104的适用性。
优选地，在动力电池104的前后左右四个方向均可设置加热装置106，这样一来，能够实现对动力电池104的均匀加热，使得动力电池104能够短时间内达到热失控的状态，进而提高了该分析装置的试验效率。
在本实施例中，加热装置106由多根电阻丝组成，多根电阻丝与电源组件连接。
换而言之，通过电阻丝形成加热装置106保证了该加热装置106能够通过热辐射的形式完成对动力电池104的加热。这样一来，就可以通过调节调节加热功率的形式来调整加热装置106的输出热量的调节。其中，加热装置106的输出功率的调整范围0至5千瓦。
进一步地，加热装置106相对于动力电池104的角度可调。其中，可以使用吊链等设备实现对加热装置106的调整。此外，加热装置106相对于动力电池104的角度的调整范围为30°至60°。
分析仪102设置在防爆间100的一侧并通过管路组件与防爆间100连通。由此，当防爆间100内的动力电池104热失控后，动力电池104的尾气可以通过管路组件流入分析仪102中，进而能够通过分析仪102完成动力电池104热失控后的尾气分析。例如，可以使用高精度在线红外分析仪102，能够实现ppb精度的检测、分析。
请继续参见图1，在防爆间100的顶部设置有集气罩108，集气罩108通过管路组件与分析仪102连通。
优选地，如图1所示的由下向上的方向，集气罩108的横截面积逐渐减小，这样一来可以保证动力电池104热失控后的尾气能够被集中进行收集。此外，集气罩108设置在防爆间100的顶部，这样一来动力电池104热失控后的尾气会向上流通进而被集气罩108收集。
请继续参见图1，管路组件包括第一管路110和第二管路112，第一管路110的两端分别与集气罩108以及第二管路112的一端连通，第二管路112的另一端与分析仪102连通。
其中，第一管路110的两端分别与集气罩108以及第二管路112连通，第二管路112的两端分别与第一管路110以及分析仪102连通。换而言之，可以理解为集气罩108是依次通过第一管路110和第二管路112与分析仪102连通的。第一管路110和第二管路112是相互独立的两个部件；当然，在其他的一些实施例中，也可将第一管路110和第二管路112设置成一体成型的结构。
进一步地，第一管路110和/或第二管路112上还连接有管路清洁装置114。
通过在第一管路110和/或第二管路112上设置管路清洁装置114，能够保证在使用该分析装置之前，通过管路清洁装置114对第一管路110和/或第二管路112进行气体吹扫，保证第一管路110和/或第二管路112中的污染物不会对动力电池104热失控后的尾气造成影响。
其中，可单独在第一管路110或第二管路112上连接管路清洁装置114；优选地，在第一管路110和第二管路112上均连接有管路清洁装置114。管路清洁装置114可以使用氮气吹扫等形式。
进一步地，分析仪102的出口处还连接有尾气处理装置116。通过设置尾气处理装置116，在分析仪102分析完动力电池104热失控的尾气后，再排出到外界时，能够减少动力电池104热失控后的尾气对空气环境的污染。
进一步地，防爆间100内还设置有测温组件118。通过设置测温组件118能够实时测试动力电池104热失控起火时，防爆间100内的温度。在本实施例中，测温组件118为多路热电偶分布的双面多层支架结构，分布在测试样品周围。例如，多路热电偶可以分别分布在动力电池104的左右两侧和/或前后两侧，且多路热电偶可以布置成类似于树枝分叉的形状以更加精确地测试防爆间100内不同位置的温度。
例如，通过使用上述的测温组件118，能够实现对以下两种动力电池104热失控后尾气的分析：
1、针对75Ah磷酸铁锂铁硬壳动力电池104，通过辐射加热(3kW)至该动力电池104中的泄压阀开启，对于产生的尾气进行收集分析；
2、针对40Ah 811三元软包型的动力电池104，通过近距离辐射加热(5kW)至电池热失控起火，对于产生的尾气进行收集分析。
如图2所示，根据本发明的另一方面，还提供一种动力电池104热失控尾气的分析方法，分析方法基于如前动力电池104热失控尾气的分析装置实现，分析方法包括如下步骤：
S01、开启管路清洁装置114对第一管路110和/或第二管路112进行清洁；
在这一步骤中，首先通过管路清洁装置114对第一管路110和/或第二管路112进行清洁，以减少第一管路110和/或第二管路112中的杂质对试验结果的影响；
S02、将动力电池104和加热装置106置于防爆间100内；
在这一步骤中，将动力电池104置于防爆间100内的样品架上，将加热装置106固定；或者将动力电池104固定，将加热装置106设置成可移动的形式；
S03、开启加热装置106以对动力电池104加热；
在这一步骤中，开启加热装置106对动力电池104进行加热，此外，可以根据试验需求，调整加热装置106的输出功率、加热时长等参数；
S04、动力电池104热失控后，动力电池104的热失控尾气通过管路组件通入分析仪102中；
在这一步骤中，当动力电池104热失控后，可通过集气罩108将动力电池104热失控后的尾气进行收集，并通过第一管路110和第二管路112将尾气通入到分析仪102中。同时，还可通过测温组件118对防爆间100内的温度进行检测；
S05、通过分析仪102对动力电池104的热失控尾气进行分析。
在这一步骤中，通过分析仪102对动力电池104热失控后的尾气进行分析。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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)
1.一种动力电池热失控尾气的分析装置，其特征在于，包括防爆间以及分析仪；
动力电池置于所述防爆间内，在所述动力电池的至少一侧可移动地设置有加热装置；
所述分析仪通过管路组件与所述防爆间连通。
2.根据权利要求1所述的动力电池热失控尾气的分析装置，其特征在于，所述防爆间的顶部设置有集气罩，所述集气罩通过所述管路组件与所述分析仪连通。
3.根据权利要求2所述的动力电池热失控尾气的分析装置，其特征在于，所述管路组件包括第一管路和第二管路，所述第一管路的两端分别与所述集气罩以及所述第二管路的一端连通，所述第二管路的另一端与分析仪连通。
4.根据权利要求3所述的动力电池热失控尾气的分析装置，其特征在于，所述第一管路和/或所述第二管路上还连接有管路清洁装置。
5.根据权利要求1所述的动力电池热失控尾气的分析装置，其特征在于，所述分析仪的出口处还连接有尾气处理装置。
6.根据权利要求1所述的动力电池热失控尾气的分析装置，其特征在于，所述加热装置由多根电阻丝组成，多根所述电阻丝与电源组件连接。
7.根据权利要求1所述的动力电池热失控尾气的分析装置，其特征在于，所述防爆间内还设置有测温组件。
8.根据权利要求1所述的动力电池热失控尾气的分析装置，其特征在于，所述加热装置相对于所述动力电池的角度可调。
9.一种动力电池热失控尾气的分析方法，其特征在于，所述分析方法基于如权利要求1至8中任一项所述动力电池热失控尾气的分析装置实现，所述分析方法包括如下步骤：
将所述动力电池和所述加热装置置于所述防爆间内；
开启所述加热装置以对所述动力电池加热；
所述动力电池热失控后，所述动力电池的热失控尾气通过所述管路组件通入所述分析仪中；
通过所述分析仪对所述动力电池的热失控尾气进行分析。
10.根据权利要求9所述的动力电池热失控尾气的分析方法，其特征在于，所述管路组件包括第一管路和第二管路，所述第二管路上还连接有管路清洁装置，还包括如下步骤：
开启所述管路清洁装置对所述第一管路和/或所述第二管路进行清洁。
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