CN114200314A - 一种模拟电池内短路诱发热失控的系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于锂离子电池安全测试领域，公开了一种模拟电池内短路诱发热失控的系统，包括壳体、设于壳体内的极芯和连接于极芯的极柱，还包括导电件，导电件包括伸入端和伸出端，伸入端位于壳体内，伸出端伸出壳体外，伸入端与极芯中的其中一极片连接；伸出端与伸入端连接的极片极性相反的极柱连接，或者，伸出端与伸入端连接的极片极性相反的极片连接。本发明所提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统及测试方法，其可模拟不同内部短路引发电池热失控的情形，且每次由内部短路引发电池热失控的实验具有可重复性和可控性，保证实验结果更加真实、全面、可靠，为开发安全型电池提供数据支撑。

Description

一种模拟电池内短路诱发热失控的系统及测试方法

技术领域

本发明属于锂离子电池安全测试领域，尤其涉及一种模拟电池内短路诱发热失控的系统及测试方法。

背景技术

电芯在使用过程中，由于外界各种滥用或是在制造过程中不可避免的引入金属杂质，可能出现热失控的情况，为了防止单个电芯热失控的进一步扩散和确保使用的安全，电池系统在设计时，系统抵抗热扩散的能力是评估系统安全性的硬性指标。而为了研究系统抵抗热扩散的能力，就必须先触发单体电芯的热失控。目前模拟内短触发热失控的方式主要是针刺，即利用φ5mm-8mm的耐高温钢针，以一定速度对电池进行穿刺，通过导电钢针在内部联通正负极，发生内部短路，进而实现触发热失控的目的。

但是针刺模拟内短触发热失控的方法有如下缺陷：

1、破坏壳体完整性，偏离内短引发热失控的真实情况：内部短路是由内部引起的，但针刺过程总归还是从外部进入的，不可避免会对壳体造成破坏，使其偏离真实内短触发热失控的情况，同时混杂其他可能的安全风险，例如针刺点壳体向内嵌入造成短路熔断难度增大，壳体完整性密闭性变化造成失控后泄压方式改变等。

2、温度一致性控制：在针刺实验中，针刺过程中温度的一致性和针表面状态、针刺点形态等多种因素均相关，例如不同的针表面状态可能存在导热性能差异从而导致检测到的针刺最高温度不同。

3、针刺位置局限：针刺测试只能选择在表面不同位置进行穿刺，相当于只能从表面向内逐步短路，无法模拟极芯内部存在短路源头导致热失控的情况。

4、无法模拟单一/不同内短类型的热失控触发方式：因为针刺的实验中，钢针刺入后，电池会同时发生多种不同类型的内部短路，也就同时存在多种不同类型的内短热失控过程，使得针刺触发热失控过程中的内短类型交错复杂且无法分离。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种模拟电池内短路诱发热失控的系统及测试方法，其可模拟不同内部短路引发电池热失控的情形，且每次由内部短路引发电池热失控的实验具有可重复性和可控性，保证实验结果更加真实、全面、可靠，为开发安全型电池提供数据支撑。

本发明的技术方案是：一种模拟电池内短路诱发热失控的系统，包括壳体、设于所述壳体内的极芯和连接于所述极芯的极柱，还包括导电件，所述导电件包括伸入端和伸出端，所述伸入端位于所述壳体内，所述伸出端伸出所述壳体外，所述伸入端与所述极芯中的其中一极片连接；所述伸出端与所述伸入端连接的极片极性相反的所述极柱连接，或者，所述伸出端与所述伸入端连接的极片极性相反的极片连接。

可选地，所述极柱包括正极极柱和负极极柱，所述极芯包括正极片和负极片，所述伸出端与所述正极极柱连接，所述伸入端与所述负极片的集流体或负极活性材料连接；或者，所述伸出端与所述负极极柱连接，所述伸入端与所述正极片的集流体或正极活性材料连接。

可选地，所述极芯包括正极片和负极片，所述导电件为两个，其中一个所述导电件的伸入端与所述正极片的正极活性材料连接，另一个所述导电件的伸入端与所述负极片的负极活性材料连接，且两个所述导电件的伸出端相连接；

或者，其中一个所述导电件的伸入端与所述正极片的集流体连接，另一个所述导电件的伸入端与所述负极片的集流体连接，且两个所述导电件的伸出端相连接。

可选地，所述伸出端与所述伸入端连接的极片极性相反的所述极柱之间通过短路器连接，或者，所述伸出端与所述伸入端连接的极片极性相反的极片之间通过短路器连接。

可选地，所述伸入端具有接触部，所述接触部与极片连接，且所述导电件除所述接触部外的其他部分涂覆有绝缘材料。

可选地，所述导电件为铜片、镍片或钢片。

可选地，所述壳体包括具有开口的中空壳和封盖于所述开口的盖板，所述盖板设置有用于供所述伸出端伸出的切口。

可选地，所述伸出端与所述切口之间设置有密封胶。

本发明还提供了用于模拟电池内短路来诱发热失控的测试方法，包括以下步骤：

S1、制备上述的模拟电池内短路诱发热失控的系统；

S2、控制导电件伸入端连接的极片和导电件伸出端连接的极柱联通，或者，控制导电件伸入端连接的极片和导电件伸出端连接的极片联通，触发系统内短路；

S3、通过监测步骤S2中内短路系统参数的变化来判定是否发生热失控，所述参数包括：系统各位置的温度、系统是否产生电压降及电压下降值、系统的温升速率dT/dt变化及温升速率dT/dt变化的持续时间；

判定系统发生热失控的条件为：系统任意一处监测点的温度达到设定的最高工作温度，同时，系统任意一处监测点的温升速率dT/dt≥设定温升速率，且持续一定时间以上；

或者，系统产生电压降，且电压下降至电压设定值，同时，系统任意一处监测点的温升速率dT/dt≥设定温升速率，且持续一定时间以上。

可选地，在步骤S2前，还需要进行如下准备：

S10、将系统按照企业或国标规定的充电方法充电至100％SOC，静置30min；

S20、将步骤S10中的系统放电至企业或国标规定的放电终止条件，静置30min；

S30、重复步骤S10和S20至少两次后，再次将系统按照企业或国标规定的充电方法充电至100％SOC，并在12-36小时内触发系统内短路。

本发明所提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统及测试方法，导电件的伸入端位于壳体内，导电件的伸出端伸出壳体外，同时，伸入端与极芯中的任一极片连接，伸出端与极柱连接，且极柱的极性与跟伸入端连接极片的极性相反，或者，伸出端与极芯中另一极性相反的极片连接，当伸出端与极性相反的极柱或极性相反的极片联通时，即可触发电池内部短路。其具有以下优点：

1、在保持壳体完整性情况下，触发电池内部短路引起热失控，使得实验结果更接近电池实际的内部短路情况；

2、通过调整导电件与极片连接的位置，来模拟不同的内部短路类型，研究不同内部短路类型触发电池热失控的差异，提高实验结果的全面性；

3、通过设置导电件来触发电池内部短路，触发电池内部短路原因单一、明确，并排除其他因素的干扰，使得实验具有可重复性和可控性，并确保实验结果的可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统中短路触发点的位置示意图；

图3是本发明实施例提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统中导电件的结构示意图；

图4是现有极芯的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统中“正极材料-铜”内短路类型的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统中“铝-负极材料”内短路类型的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统中“正极活性材料-负极活性材料”内短路类型的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统中“铜-铝”内短路类型的结构示意图；

图9是实施例1中温度传感器在各面的分布示意图；

图10是实施例1中第一次实验各温度传感器所采集到的温度数据图；

图11是实施例1中第二次实验各温度传感器所采集到的温度数据图；

图12是实施例1中第三次实验各温度传感器所采集到的温度数据图；

图13是实施例2中温度传感器在各面的分布示意图；

图14是实施例2中第一次实验各温度传感器所采集到的温度数据图；

图15是实施例2中第二次实验各温度传感器所采集到的温度数据图。

图中，1-壳体，2-导电件，21-伸入端，22-伸出端，23-绝缘材料，210-接触部，3-短路器，4-极芯，5-正极片，51-正极活性材料，52-正极集流体，6-负极片，61-负极活性材料，62-负极集流体，7-正极极柱，8-负极极柱，9-隔膜，10-温度传感器，11-大面，12-小侧面，13-底面，14-盖板，15-防爆阀，16-正极极耳，101-夹板，A,B-大面，C-短路触发点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统，用于研究电池内部不同短路情况引发热失控之间的差异。包括壳体1、极芯4、极柱和导电件2。极芯4设于壳体1内，极芯4可以为叠片式极芯或者绕卷式极芯，极芯4有多个极性不同的极片构成，极柱与极芯4连接，而外部设备可通过极柱与极芯4连接，导电件2包括伸入端21和伸出端22。其中，伸入端21位于壳体1内，伸出端22伸出壳体1外，伸入端21与极芯4中的其中一极片连接，伸出端22与极柱连接，且该极柱与伸入端21连接的极片极性相反，或者，伸出端22与极芯4中另一极片连接，且同伸出端22连接的极片与同伸入端21连接的极片极性相反，伸出端22可通过连接件与极芯4中另一极片连接。这样，当伸出端22与极柱联通后，或，伸出端22与极芯4中另一极性相反的极片连联通后，即可触发电池内部短路，来研究由电池内部短路所引发的热失控现象(判断热失控的条件一般为：电池温升＞1℃/s)，为开发安全型电池提供真实、全面、可靠的数据支撑。具体地，通过控制导电件2的伸入端21与极芯4中不同位置的极片连接，并由伸出壳体1外的伸出端22来控制触发系统内部短路，一方面，在不破坏壳体1的完整的前提下使得实验结果更接近实际的内部短路情况，另一方面，实验的成功率有保障，且实验具有可控性和重复性。

可选地，如图4所示，极柱包括正极极柱7和负极极柱8，极芯4包括正极片5、负极片6和隔膜9，相邻两个极片之间设置有隔膜9，正极片5和负极片6均具有集流体和活性材料，其中，正极片5的集流体52一般为铝箔，正极活性材料51如三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂等，正极活性材料51涂覆于铝箔上，负极片6的集流体62一般为铜箔，负极活性材料61为石墨、硅碳等，负极活性材料61涂覆于铜箔上，正极极柱7与正极片5的集流体52连接，负极极柱8与负极片6的集流体62连接。通过调整导电件2与极片的连接位置可以模拟如下的内短类型：

当导电件2的伸出端22与正极极柱7连接时，导电件2的伸入端21可与负极片6的集流体62连接，将导电件2与正极极柱7联通后(导电件2模拟正极集流体铝)，触发“铝-铜”内短路；

如图6所示，当导电件2的伸出端22与正极极柱7连接时，导电件2的伸入端21可与负极片6的负极活性材料61连接，将导电件2与正极极柱7联通后(导电件2模拟正极集流体铝)，触发“铝-负极材料”内短路；

当导电件2的伸出端22与负极极柱8连接时，导电件2的伸入端21与正极片5的集流体52连接，将导电件2与负极极柱8联通后(导电件2模拟负极集流体铜)，触发“铝-铜”内短路；

如图5所示，当导电件2的伸出端22与负极极柱8连接时，导电件2的伸入端21与正极片5的正极活性材料51连接，将导电件2与负极极柱8连通后(导电件2模拟负极集流体铜)，触发“正极材料-铜”内短路。

作为另一种实施方式，导电件2可为两个，通过控制两个导电件2分别与极性不同的极片连接可以模拟如下的内短类型：

如图7所示，其中一个导电件2的伸入端21与正极片5的正极活性材料51连接，另一个导电件2的伸入端21与负极片6的负极活性材料61连接，且两个导电件2的伸出端22相连接，此时，将两个导电件2联通后，正极片5的正极活性材料51和负极片6的负极活性材料61实现联通，触发“正极活性材料51-负极活性材料61”内短路，然而，“正极活性材料-负极活性材料”的内短路类型不会引发电池热失控的风险，因此，在实验中可作为参考对象；

如图8所示，其中一个导电件2的伸入端21与正极片5的集流体52连接，另一个导电件2的伸入端21与负极片6的集流体62连接，且两个导电件2的伸出端22相连接，此时，将两个导电件2联通后，正极片5的集流体52和负极片6的集流体62实现联通，触发“铜-铝”内短路。其中，分别与两个导电件2的伸入端21连接的正极片5和负极片6可以是相邻的正极片5和负极片6，也可以是间隔的正极片5和负极片6。

通过控制导电件2的伸入端21与不同极片的不同材料连接，进一步地，还可以控制伸入端21与不同极片的不同材料接触面积的大小，可模拟各种不同的内短情况，以便研发人员了解电池内不同内短情况所引发热失控间的差异，获取不同内短路情况所引发电池热失控的详细数据，这些数据可用于电池的安全性能研究，将电池安全性研究范围扩展到电池内部，为开发安全型电池提供理论依据。

可选地，伸出端22与伸入端21连接的极片极性相反的极柱之间通过短路器3连接，或者，伸出端22与伸入端21连接的极片极性相反的极片之间通过短路器3连接，通过设置短路器3，来提高操作的便捷性。

具体地，短路器3可为继电器或开关，通过控制继电器或开关的启闭即可触点系统的内短路。

可选地，如图3所示，伸入端21具有接触部210，导电件2除接触部210外的其他部分可涂覆有绝缘材料23，通过控制接触部210的大小，即可控制触发内短路的触发面积，而在伸入端21外的其他部分涂覆有绝缘材料23，来防止导电件2出现析锂现象，避免外来因素的干扰，从而确保实验数据更加真实可靠。

具体地，该绝缘材料23可选择具有耐高温的绝缘材料23，例如：陶瓷纤维。

可选地，导电件2可为铜片、镍片或钢片等等。具体地，对导电件2的尺寸和形状不做具体限定，而导电件2主要采用采用熔点高的金属件，这样，当电池发生内短路时导电件2不会被熔断，而是会自动加热直至系统发生热失控。

可选地，壳体1包括中空壳(图中未示出)和盖板(图中未示出)，中空壳具有开口，盖板封盖于该开口，且中空壳与盖板的连接处采用封胶进行密封，盖板设置有用于供伸出端22伸出的切口，同时，盖板还还可设置有用于供正极极柱7和负极极柱8伸出的通孔，正极极柱7和负极极柱8分别位于盖板的相对两端，盖板上海可设置有防爆阀，防爆阀用于在壳体1发生鼓胀时进行泄压。本实施例中，切口位于防爆阀旁边，切口的规格可为10mm*3mm。

可选地，伸出端22与切口之间可设置有密封胶，用于确保壳体1的气密性。

具体地，密封胶可为AB胶(两液混合硬化胶)。

本发明还提供了一种用于模拟电池内短路来诱发热失控的测试方法，包括以下步骤：

S1、制备上述的模拟电池内短路诱发热失控的系统；

S2、控制导电件伸入端连接的极片和导电件伸出端连接的极柱联通，或者，控制导电件伸入端连接的极片和导电件伸出端连接的极片联通，从而触发系统内短路；

S3、通过监测步骤S2中内短路系统参数的变化来判定是否发生热失控，该参数包括：系统各位置的温度、系统是否产生电压降及电压下降值、系统的温升速率dT/dt变化以及温升速率dT/dt变化的持续时间；

判定系统发生热失控的条件为：系统任意一处监测点的温度达到设定的最高工作温度，同时，系统任意一处监测点的温升速率dT/dt≥设定温升速率，且持续一定时间以上；

或者，系统产生电压降，且电压下降至电压设定值，同时，系统任意一处监测点的温升速率dT/dt≥设定温升速率，且持续一定时间以上。

具体地，设定温升速率为1℃/s,电压设定值为系统充电至100％SOC时电压的25％，温升速率dT/dt变化的持续时间≥3s。

可选地，在步骤S2前，还需要进行如下准备：

S10、将系统按照企业或国标规定的充电方法充电至100％SOC，静置30min；

S20、将步骤S10中的系统放电至企业或国标规定的放电终止条件，静置30min；

S30、重复步骤S10和S20至少两次后，再次将系统按照企业或国标规定的充电方法充电至100％SOC，并在12-36小时内触发系统内短路。其中，SOC：state of charge，电池荷电状态，即剩余电量。

本发明实施例所提供的一种模拟电池内短路诱发热失控的系统及测试方法，导电件2的伸入端21位于壳体1内，导电件2的伸出端22伸出壳体1外，同时，伸入端21与极芯4中的任一极片连接，伸出端22与极柱连接，且极柱的极性与伸入端21连接极片的极性相反，或者，伸出端22与伸入端21连接的极片极性相反的极片连接，当伸出端22与极性相反的极柱或极性相反的极片联通时，即可触发电池内部短路。其具有以下优点：

1、在保持壳体1完整性情况下，可触发电池内部短路引起热失控，使得实验结果更接近电池实际的内部短路情况；

2、通过调整导电件2与极片连接的位置，来模拟不同的内部短路类型，研究不同内部短路类型触发电池热失控的差异，提高实验结果的全面性；

3、通过设置导电件2来触发电池内部短路，触发电池内部短路原因单一、明确，并排除其他因素的干扰，使得实验具有可重复性和可控性，并确保实验结果的可靠性和稳定性。

为了更加便于了解本发明的技术方案，通过下列具体实施例来详细解释说明。

实施例1

制备模拟电池内短路诱发热失控的系统，将系统安装固定在两块隔热夹板之间，其中，该系统的极芯为叠片式三元极芯(NCM 811)，由多个极性不同的极片交替组成，且相邻的两个极片极性不同，壳体呈矩形，包括具有中空壳和盖板，导电件采用铜片，铜片呈阶梯状，铜片与极片连接的接触部的面积为3mm*5mm，铜片除接触部外的其他部分涂覆有绝缘耐高温材料，将铜片的伸入端伸入壳体内并使接触部连接到极芯中第二层负极片的负极活性材料，再将极芯置于中空壳内，盖板封盖于中空壳的开口，铜片的伸出端通过盖板上的切口伸出矩形壳体外，并在伸出端与切口之间封胶，盖板上还设置有防爆阀，铜片的伸出端通过开关与正极极柱连接。触发系统内短路前：按照企业或国标规定的充电方法将待测系统充电至100％SOC，静置30min,然后对系统进行放电至企业或国标规定的放电终止条件，静置30min，重复充电和放电步骤两次后，再按照企业或国标规定的充电方法将待测系统充电至100％SOC，静置12个小时，然后控制开关关闭，联通正极极柱7和铜片，触发系统“铝-负极材料”的内部短路。

其中，在系统的壳体外表面布置有12个温度传感器10来监测系统各个位置的温度，温度传感器10的具体分布如下：在矩形壳体的四个侧面中，参见图9中a部分，其中两个相对的大面11上分别设置有3个温度传感器(标记为1#-3#、5#-6#)，参见图9中b部分,剩下两个相对的小侧面12上分别设置有一个温度传感器(标记为4#和8#)，参见图9中c部分,矩形壳体的底面13跟盖板14上防爆阀15处分别设置有一个温度传感器(标记为9#和11#)，参见图9中c部分,正极极柱7和负极极柱8分别设置有用一个温度传感器(标记为10#和12#)，参见图9中d部分,两块隔热夹板101的内侧(与矩形壳体接触的面)也各设置有一个温度传感器(标记为13#和14#)。记录下各温度传感器10的数据，并监测系统电压降情况、温升速率dT/dt及温升速率dT/dt变化的持续时间。实施例1共进行3次实验，3次实验中，系统的电压下降至电池充电至100％SOC时电压的25％以下，监测到的温升速率dT/dt>1℃/s，并且持续时间≥3s，同时，监测到矩形壳体外表面的温度超过设定最高工作温度(设定最高工作温度由电池企业给出)，即本实施1的3次实验系统均发生起火失控。进一步研究系统发生起火失控过程温度传感器各温度的情况，本实施例1中，失控最高温度均位于矩形壳体的大面11，如图10所示，第一次实验中在温度传感器6#测得最高温度为678℃，如图11所示，第二次实验中在温度传感器6#测得最高温度为701℃，如图12所示，第三次实验中在温度传感器7#测得最高温度为728℃，3次实验电池最高温度的平均值为702.3℃，极差为50℃，第一次实验的最高温度678℃相对于平均值的温度变化率为3.4％，第三次实验的最高温度728℃相对于平均值的变化率为3.6％，电池最高温度一致性处于10％以内，表明本发明所阐述的内短路触发热失控的方案具有较高的温度一致性。同时在热失控后的防爆阀正常开启，矩形壳体无破坏，相比较于针刺更接近与实际的内部短路情况。

实施例2

制备模拟电池内短路诱发热失控的系统，实施例2的系统与实施例1系统的区别在于：实施例2的极芯采用叠片式磷酸铁锂电芯，铜片采用宽为5mm、厚度为0.1mm的铜带，接触部的面积为5mm*5mm，铜片除接触部外的其他部分先涂覆一层绝缘漆，且在绝缘漆外还包裹有绝缘胶带，铜片的接触部连接到极芯中间位置负极片的负极活性材料，铜片的伸出端通过开关与正极极柱连接，且在矩形壳体外表面只布置有6个温度传感器来监测系统各个位置的温度，6个温度传感器的具体分布如下：参见图13中e部分，矩形壳体的两个相对大面A、B上分别设置有1个温度传感器(标记为1#和3#)，正极极柱7和负极极柱8分别设置有用一个传感器(标记为5#和6#)，参见图13中f部分，防爆阀15和正极极耳16处分别设置有一个温度传感器(标记为2#和4#)，记录下各温度传感器的数据，并监测系统电压降情况、温升速率dT/dt及温升速率dT/dt变化的持续时间。实施例2共进行2次试验，2次实验中，系统的电压下降至电池充电至100％SOC时电压的25％以下，监测到的温升速率dT/dt>1℃/s，并且持续时间≥3s，同时，监测到矩形壳体外表面的温度超过设定最高工作温度(设定最高工作温度由电池企业给出)，即本实施1的2次实验系统均发生起火失控。进一步研究系统发生起火失控过程温度传感器各温度的情况，本实施2中，失控最高温度均位于电池壳体1的大面A，如图14所示，第一次实验中在温度传感器1#测得最高温度为612℃，如图15所示，第二次实验中在温度传感器1#测得最高温度为633℃，2次实验电池最高的平均值为622.5℃，电池最高温度一致性处于10％以内，表明本发明所阐述的内短触发方案具有较高的温度一致性。同时失控后防爆阀正常开启，矩形壳体无破坏，相比较于针刺更接近与实际的内部短路情况。

通过上述实施例1和实施例2的实验结果可知，模拟电池内短路诱发热失控的系统，触发内短后均发生起火失控，实施例1和实施例2中实验失控最高温度均位于同一个面，说明实验具有可重复性，且实施例1和实施例2中温度传感器所检测到的最高温度一致性均处10％以内，用于研究电池内部短路引发热失控时，实验结果更加真实、全面、可靠，为开发安全型电池提供数据支撑。

以上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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟电池内短路诱发热失控的系统，包括壳体、设于所述壳体内的极芯和连接于所述极芯的极柱，其特征在于，还包括导电件，所述导电件包括伸入端和伸出端，所述伸入端位于所述壳体内，所述伸出端伸出所述壳体外，所述伸入端与所述极芯中的其中一极片连接，所述伸出端与所述伸入端连接的极片极性相反的所述极柱连接，或者，所述伸出端与所述伸入端连接的极片极性相反的极片连接。

2.如权利要求1所述的模拟电池内短路诱发热失控的系统，其特征在于，所述极柱包括正极极柱和负极极柱，所述极芯包括正极片和负极片，所述伸出端与所述正极极柱连接，所述伸入端与所述负极片的集流体或负极活性材料连接；或者，所述伸出端与所述负极极柱连接，所述伸入端与所述正极片的集流体或正极活性材料连接。

3.如权利要求1所述的模拟电池内短路诱发热失控的系统，其特征在于，所述极芯包括正极片和负极片，所述导电件为两个，其中一个所述导电件的伸入端与所述正极片的正极活性材料连接，另一个所述导电件的伸入端与所述负极片的负极活性材料连接，且两个所述导电件的伸出端相连接；

或者，其中一个所述导电件的伸入端与所述正极片的集流体连接，另一个所述导电件的伸入端与所述负极片的集流体连接，且两个所述导电件的伸出端相连接。

4.如权利要求1所述的模拟电池内短路诱发热失控的系统，其特征在于，所述伸出端与所述伸入端连接的极片极性相反的所述极柱之间通过短路器连接，或者，所述伸出端与所述伸入端连接的极片极性相反的极片之间通过短路器连接。

5.如权利要求1至4中任一项所述的模拟电池内短路诱发热失控的系统，其特征在于，所述伸入端具有接触部，所述接触部与极片连接，且所述导电件除所述接触部外的其他部分涂覆有绝缘材料。

6.如权利要求1至4中任一项所述的模拟电池内短路诱发热失控的系统，其特征在于，所述导电件为铜片、镍片或钢片。

7.如权利要求1至4中任一项所述的模拟电池内短路诱发热失控的系统，其特征在于，所述壳体包括具有开口的中空壳和封盖于所述开口的盖板，所述盖板设置有用于供所述伸出端伸出的切口。

8.如权利要求7所述的模拟电池内短路诱发热失控的系统，其特征在于，所述伸出端与所述切口之间设置有密封胶。

9.一种用于模拟电池内短路来诱发热失控的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备如权利要求1至8中任一项所述的模拟电池内短路诱发热失控的系统；

S2、控制导电件伸入端连接的极片和导电件伸出端连接的极柱联通，或者，控制导电件伸入端连接的极片和导电件伸出端连接的极片联通，触发系统内短路；

S3、通过监测步骤S2中内短路系统参数的变化来判定是否发生热失控，所述参数包括：系统各位置的温度、系统是否产生电压降及电压下降值、系统的温升速率dT/dt变化及温升速率dT/dt变化的持续时间；

判定系统发生热失控的条件为：系统任意一处监测点的温度达到设定的最高工作温度，同时，系统任意一处监测点的温升速率dT/dt≥设定温升速率，且持续一定时间以上；

或者，系统产生电压降，且电压下降至电压设定值，同时，系统任意一处监测点的温升速率dT/dt≥设定温升速率，且持续一定时间以上。

10.权利要求9所述的测试方法，其特征在于，在步骤S2前，还需要进行如下准备：

S10、将系统按照企业或国标规定的充电方法充电至100％SOC，静置30min；S20、将步骤S10中的系统放电至企业或国标规定的放电终止条件，静置30min；

S30、重复步骤S10和S20至少两次后，再次将系统按照企业或国标规定的充电方法充电至100％SOC，并在12-36小时内触发系统内短路。

Images