CN111913115B - 电池的热失控触发方法和电池测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式的一种电池的热失控触发方法和电池测试系统。所述电池的热失控触发方法包括：提供一电源和一电池，其中，所述电池包括金属外壳。将所述电源的正极与所述电池的负极电连接。将所述电源的负极与所述电池的外壳电连接。本申请实施的热失控触发方法中，将电源的正极与电池的负极电连接，并且将电源的负极与电池的外壳电连接，这样可以使得电池内产生析铜，触发电池的内部短路，进而出现温度快速上升的热失控现象。

Description

电池的热失控触发方法和电池测试系统

技术领域

本申请涉及于汽车设备领域，更具体而言，涉及一种电池的热失控触发方法和电池测试系统。

背景技术

电池作为一种能量存储装置，已广泛应用于消费类电子产品、电动汽车、储能电站等诸多领域。其中应用于电动汽车的动力电池，具有能量密度高、单体能量大的特点，其安全性是否满足整车需求，是当前广泛研究的课题。由于电池为封闭式结构，电池安全性研究存在难以还原实际内部短路失效过程的问题。

发明内容

本申请实施方式提供了一种电池的热失控触发方法和电池测试系统。

本申请实施方式的一种电池的热失控触发方法包括：提供一电源和一电池，其中，所述电池包括金属外壳。将所述电源的正极与所述电池的负极电连接。将所述电源的负极与所述电池的外壳电连接。

本申请实施的热失控触发方法中，将电源的正极与电池的负极电连接，并且将电源的负极与电池的外壳电连接，这样可以使得电池内产生析铜，触发电池的内部短路，进而出现温度快速上升的热失控现象。

在某些实施方式中，所述将所述电源的正极与所述电池的负极电连接，包括：提供第一电线。将所述第一电线的一端与所述电源的正极连接。将所述第一电线的另一端与所述电池的负极连接。

在某些实施方式中，所述将所述电源的负极与所述电池的外壳电连接，包括：提供第二电线。将所述第二电线的一端与所述电源的负极连接。将所述第二电线的另一端与所述电池的外壳连接。

在某些实施方式中，所述热失控触发方法还包括:控制所述电源的电压大于或等于所述电池的电压。

在某些实施方式中，所述热失控触发方法还包括:控制所述电源的电压保持恒定。

在某些实施方式中，所述热失控触发方法还包括:控制所述电源的电流保持恒定。

本申请实施方式的一种电池测试系统包括电池和电源，所述电池包括金属外壳。所述电源的正极被配置为与所述电池的负极电连接，所述电源的负极被配置为与所述电池的外壳电连接。

在某些实施方式中，所述电池测试系统还包括第一电线，所述第一电线的一端被配置为与所述电源的正极连接，所述第一电线的另一端被配置为与所述电池的负极连接；和/或，所述电池测试系统还包括第二电线，所述第二电线的一端被配置为与所述电源的负极连接，所述第二电线的另一端被配置为与所述电池的外壳连接。

在某些实施方式中，所述电源的电压大于或等于所述电池的电压，和/或，所述电源的电压恒定。

在某些实施方式中，所述电源的电流恒定。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的电池测试系统的结构示意图；

图2是本申请实施方式的控制方法的流程示意图；

图3是本申请实施方式的控制方法的另一流程示意图；

图4是本申请实施方式的控制方法的又一流程示意图；

图5是本申请实施方式的控制方法的再一流程示意图；

图6是本申请实施方式的控制方法的另一流程示意图；

图7是本申请实施方式的控制方法的又一流程示意图。

主要元件符号说明：

电池测试系统300；

电池100、外壳110、电源200、第一电线210、第二电线220。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

现有电池热失控触发方法主要有过充、加热、针刺等，其中过充触发方式由于对电池额外注入了能量，可能导致电池反应过于剧烈，无法真实模拟电池内短路现象。加热触发方式需要在电池表面安装加热装置，在电池组中需要进行结构改造。针刺触发方式需要专门的针刺设备进行触发，且在电池组中同样会破坏原有结构。

请参阅图1和图2，本申请实施方式的一种电池100的热失控触发方法。电池100的热失控触发方法包括：

S110，提供一电源200和一电池100，电池100包括金属外壳110；

S120，将电源200的正极与电池100的负极电连接；

S130，将电源200的负极与电池100的外壳110电连接。

本申请实施方式的热失控触发方法中，将电源200的正极与电池100的负极电连接，并且将电源200的负极与电池100的外壳110电连接，这样可以使得电池100内产生析铜，触发电池100的内部短路，进而出现温度快速上升的热失控现象。

本申请实施方式中，电池100用于存储电能量，电池100可以向外界供应电能量，也可以向外界吸收电能量。本申请实施方式中，较佳地，电池100可以作为电动汽车的动力源。

由于本申请实施方式只需将电源200与电池100连接，可在不改动电池100结构的情况下触发电池100热失控，可高度模拟真实情况下的电池100内部短路现象。

电池100包括一个正极和一个负极。正极用于提供正电位，负极用于提供负电位。正极和负极配合使用与外界交换电能量。

示例性地，电源200用于为电池100提供电能量，电源200的正极与电池100的负极电连接，电源200的负极与电池100的外壳110电连接，从而形成闭合回路。电源200向电池100施加电压，电池100中的铜通过负极将电子传入电源200正极，铜元素失去电子变为铜离子。由于电源200的负极与电池100的外壳110电连接，电解出来的铜离子没办法正常到达电池100正极。电源200的负极通过电池100的外壳110为铜离子提供电子，使得铜离子还原为铜元素。铜元素大量出现使得短时间内导致电池100发生内部短路，进而出现温度快速上升的热失控现象。

在步骤S110中，外壳110可以用于为电池100电解质溶液提供容置空间，外壳110还起到保护电池100的作用，避免电池100受到外界碰撞、挤压导致损坏。本申请实施方式中，外壳110使用金属材料，可以采用钢铁、铝合金等金属材料。

在步骤S120中，电源200的正极与电池100的负极电连接，电源200正极为高电位，电池100的负极为低电位，因而电子从电池100的负极流向电源200正极，形成从电源200正极流向电池100的负极的电流。

在步骤S130中，电源200的负极与电池100的外壳110电连接，电源200负极为低电位，电池100的外壳110为高电位，因而电子从电源200负极流向电池100的外壳110，形成从电池100的外壳110流向电源200负极的电流。

需要指出的是，本申请实施方式，步骤S120和S130的执行顺序不限定，可以是步骤S120和S130先后执行，也可以是步骤S120和S130同时执行。

请参阅图1及图3，在某些实施方式中，将电源200的正极与电池100的负极电连接，包括：

S121，提供第一电线210；

S122，将第一电线210的一端与电源200的正极连接；

S123，将第一电线210的另一端与电池100的负极连接。

如此，第一电线210避免了电源200与电池100的直接连接，第一电线210使得电源200与电池100电连接更加方便。

在步骤S121中，第一电线210用于将电源200与电池100连接，并传输电能量。本申请实施方式中，对第一电线210的材料不做限定，满足导电需求即可。例如，第一电线210材料可以使用铜导线。

在步骤S122中，第一电线210的一端与电源200的正极连接，形成从电源200正极到第一电线210的高电势。

在步骤S123中，第一电线210的另一端与电池100的负极连接，形成从第一电线210到电池100负极的高电势。进而形成从电源200正极到电池100负极的高电势。

本申请实施方式中，第一电线210可以通过焊接、夹子装夹等方式与电源200的正极、电池100的负极连接。

请参阅图4，在某些实施方式中，将电源200的负极与电池100的外壳110电连接，包括：

S131，提供第二电线220；

S132，将第二电线220的一端与电源200的负极连接；

S133，将第二电线220的另一端与电池100的外壳110连接。

如此，避免了电源200与电池100的直接连接，第二电线220起到了保护电路的作用。

在步骤S131中，第二电线220用于将电源200与电池100连接，并传输电能量。本申请实施方式中，对第二电线220的材料不做限定，满足导电需求即可。例如，第二电线220材料可以使用铜导线。

在步骤S132中，第二电线220的一端与电源200的负极连接，形成从第二电线220到电源200的负极的高电势。

在步骤S133中，第二电线220与电池100的外壳110连接不会产生电动势。在将第二电线220的一端与电源200的负极连接后，形成了从电池100的外壳110到电源200的负极高电势。

本申请实施方式中，第二电线220可以通过焊接、夹子装夹等方式与电源200的负极、电池100的外壳110连接。

请参阅图5，在某些实施方式中，热失控触发方法还包括:

S140，控制电源200的电压大于或等于电池100的电压。

如此，保证了电源200对电池100输出较高电能量，使得电池100热失控触发更容易。

具体地，在步骤S140中，电源200的正极与电池100的负极通过第一电线210连接并形成电势差，电流从电源200的正极流向电池100的负极。电源200的负极与外壳110通过第二电线220连接并形成电势差，电流从电池100外壳110流向电源200正极。进而形成电流闭合回路，保证电源200可以向电池100提供电能量，保证电子的流通。

需要指出的是，本实施方式中，步骤S140可以在步骤S130后执行，在其他实施方式中，步骤S140可以在步骤S130之前执行，或者与步骤S130同时执行。

请参阅图6，在某些实施方式中，热失控触发方法还包括:

S150，控制电源200的电压保持恒定。

如此，保证了电源200对电池100持续输出电能量，使得电池100顺利热失控触发。

具体地，在步骤S150中，电源200的正极与电池100的负极通过第一电线210连接，电源200的负极与外壳110通过第二电线220连接，形成电流闭合回路。控制电源200的电压保持恒定，保证控制了热失控触发的有限变量。

需要指出的是，本实施方式中，步骤S150可以在步骤S130后执行，在其他实施方式中，步骤S150可以在步骤S130之前执行，或者与步骤S130同时执行。

请参阅图7，在某些实施方式中，热失控触发方法还包括:

S160，控制电源200的电流保持恒定。

如此，保证了电源200与电池100回路中的电子恒定流动，使得电池100热失控顺利触发。

具体地，在步骤S160中，可以理解的，在控制电源200的电压保持恒定，电路内的阻抗改变时，也会造成电流改变。因此，控制电源200的电流保持恒定，保证了电子的恒定流通，保证控制了热失控触发的有限变量。

本申请实施方式的热失控触发方法可以用于不同容量的电池100，在电池100容量较大时，控制电源200的电流也随之增大。

需要指出的是，本实施方式中，步骤S160可以在步骤S130后执行，在其他实施方式中，步骤S160可以在步骤S130之前执行，或者与步骤S130同时执行。

请参阅图1，本申请实施方式的一种电池测试系统300，电池测试系统300包括电池100和电源200。电池100包括金属外壳110。电源200的正极被配置为与电池100的负极电连接，电源200的负极被配置为与电池100的外壳110电连接。

本申请实施方式的电池测试系统300用于验证电池100的热失控触发方法。本申请中，对电池100种类不作限制，可以是锂电池、镍氢电池等。

请参阅图1，在某些实施方式中，电池测试系统300还包括第一电线210，第一电线210的一端被配置为与电源200的正极连接，第一电线210的另一端被配置为与电池100的负极连接。电池测试系统300还包括第二电线220，第二电线220的一端被配置为与电源200的负极连接，第二电线220的另一端被配置为与电池100的外壳110连接。

如此，避免了电源200与电池100的直接连接，第一电线210和第二电线220起到了保护电路的作用。

具体地，示例性地，第一电线210和第二电线220用于将电源200与电池100连接，并传输电能量。第一电线210的一端与电源200的正极连接，另一端与电池100的负极连接，形成从电源200正极到电池100负极的高电势。第二电线220的一端与电源200的负极连接，另一端与电池100的外壳110连接，形成了从电池100的外壳110到电源200的负极高电势。从而形成了电源200与电池100的闭合回路。

在某些实施方式中，第二电线220可以省略，或者说，电池测试系统300还包括第一电线210，第一电线210的一端与电源200的正极连接，第一电线210的另一端与电池100的负极连接。在此实施方式中，电源200的负极可以与电池100的外壳110抵触。

在某些实施方式中，第一电线210可以省略，或者说，电池测试系统300还包括第二电线220，第二电线220的一端与电源200的负极连接，第二电线220的另一端与电池100的外壳110连接。在此实施方式中，电源200的正极可以与电池100的负极抵触。

请参阅图1，在某些实施方式中，电源200的电压大于或等于电池100的电压。电源200的电压恒定。

如此，使得电源200稳定的对电池100输出电能量，使得电池100顺利热失控触发。

具体地，电源200电压恒定并且大于或等于电池100的电压。本申请实施方式中，电源200采用直流电源，直流电源具体型号不做限定，满足需求即可。

在某些实施方式中，可以只保持电源200的电压大于或等于电池100的电压，不需要限定电源200的电压恒定。在某些实施方式中，可以只保持电源200的电压恒定，不需要限定电源200的电压大于或等于电池100的电压。

请参阅图1，在某些实施方式中，电源200的电流恒定。

如此，保证了方向和大小都不随时间改变的电子流，使得电池100热失控顺利触发。

在本发明的实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池的热失控触发方法，其特征在于，包括：

提供一电源和一电池，其中，所述电池包括金属外壳；

将所述电源的正极与所述电池的负极电连接；

将所述电源的负极与所述电池的外壳电连接。

2.根据权利要求1所述的热失控触发方法，其特征在于，所述将所述电源的正极与所述电池的负极电连接，包括：

提供第一电线；

将所述第一电线的一端与所述电源的正极连接；

将所述第一电线的另一端与所述电池的负极连接。

3.根据权利要求1所述的热失控触发方法，其特征在于，所述将所述电源的负极与所述电池的外壳电连接，包括：

提供第二电线；

将所述第二电线的一端与所述电源的负极连接；

将所述第二电线的另一端与所述电池的外壳连接。

4.根据权利要求1所述的热失控触发方法，其特征在于，所述热失控触发方法还包括:

控制所述电源的电压大于或等于所述电池的电压。

5.根据权利要求1所述的热失控触发方法，其特征在于，所述热失控触发方法还包括:

控制所述电源的电压保持恒定。

6.根据权利要求1所述的热失控触发方法，其特征在于，所述热失控触发方法还包括:

控制所述电源的电流保持恒定。

7.一种电池测试系统，其特征在于，包括：

电池，所述电池包括金属外壳；和

电源，所述电源的正极被配置为与所述电池的负极电连接，所述电源的负极被配置为与所述电池的外壳电连接。

8.根据权利要求7所述的电池测试系统，其特征在于，所述电池测试系统还包括第一电线，所述第一电线的一端被配置为与所述电源的正极连接，所述第一电线的另一端被配置为与所述电池的负极连接；和/或，

所述电池测试系统还包括第二电线，所述第二电线的一端被配置为与所述电源的负极连接，所述第二电线的另一端被配置为与所述电池的外壳连接。

9.根据权利要求7所述的电池测试系统，其特征在于，所述电源的电压大于或等于所述电池的电压，和/或，

所述电源的电压恒定。

10.根据权利要求7所述的电池测试系统，其特征在于，所述电源的电流恒定。

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