CN114300761A - 用于执行安全测试的电池单元 - Google Patents

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CN114300761A CN202111169885.4A CN202111169885A CN114300761A CN 114300761 A CN114300761 A CN 114300761A CN 202111169885 A CN202111169885 A CN 202111169885A CN 114300761 A CN114300761 A CN 114300761A
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Abstract

执行安全测试的电池单元,包括:大量层状构造的阳极、大量层状构造的阴极、用于电绝缘阳极和阴极的大量隔板层,其中阳极具有中央布置的阳极导体以及带有阳极活性材料的在双侧布置到阳极导体处的覆层,其中阴极具有中央布置的阴极导体以及带有阴极活性材料的在双侧布置到阴极导体处的覆层,其中至少设置有由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极构成的对,其中由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极构成的对分别在其未覆层的侧面上相邻布置,使得在阳极和/或阴极的相邻的彼此毗邻的未覆层的侧面之间形成有间隙,用于引入用于启动短路的启动元件。

Description

用于执行安全测试的电池单元
技术领域
本发明涉及一种电池单元(Batteriezelle)、一种系统以及一种用于执行安全测试的方法。
背景技术
随着电动汽车的提高的接受度,对作为电动汽车的能量源的电池单元的安全性的要求同样增长。风险在此由电池单元内的短路出发,其导致如下,即,不是仅仅各个电池单元而是整个电池模块损坏。这种短路的原因例如是在充电阶段中局部发生的电池单元的过载。例如,在锂离子电池中,这导致元素锂沉积在阳极处,并且所谓的枝晶(Dendriten)生长。枝晶可以刺穿阳极和毗邻的阴极之间的隔板层,并最终在阳极和阴极之间建立接触,这引起短路。在短路中产生的热量可此外点燃易燃电解质,这可扩散到相邻的电池且最终整个电池模块上。
为了提高电池单元的安全性,从现有技术已知不同的方式。如此,文件US 2018/0198132 A1例如提出将集电器(Stromabnehmer)引入到电池单元或电池中,借助于其可以在短路的情形中在异常形势的情况中强烈提高短路电阻,且由此强烈降低短路电流,从而通过短路产生的热量强烈减少,且改善了电池的安全性能。
该已知的安全机制然而仅当在电池单元内的短路快速地充分已知时支持。为了可更好地估计和预报短路的可能的风险,迄今不利地关于电池单元内导致短路的电池过程还已知过少。因此对于提高安全性需要的是,更准确地研究电池单元的短路行为。
对此,从现有技术(例如从US 2018/0123166 A1)已知不同的方法,在其中故意引起在电池单元内的短路,以便研究在该形势中电池的行为且由此获得关于电池单元的短路行为的进一步的知识。在这样的安全测试中,电池单元在实验室中例如通过强行引入导电钉、通过电池变形、通过过热、通过外部短路、通过引入高能激光辐射或易熔合金和蜡或通过引入外部颗粒来刺激生成短路。引起的短路在此优选地取决于大量另外的可变的参数来执行,且可以以该方式有助于更好地理解电池单元的短路行为。已知的方法的缺点然而是,在该解决方案中材料被带入到电池中,来自电池的活性材料被移除或电池必须被打开,从而电池单元的状态在人工启动短路的情形中显著地区分于电池单元的自然电池状态。这又降低了安全测试的说服力。
发明内容
因此,本发明的任务是,至少部分地克服上文描述的缺点,尤其,本发明的任务是,提出一种用于使用于安全测试的电池单元,其可结构上简单且成本适宜地制造且在安全测试中尤其提供关于电池单元的自然电池行为的尽可能有说服力的信息。
上面的任务通过一种根据本发明的电池单元、一种根据本发明的系统以及一种根据本发明的方法解决。另外的特征和细节从说明书和附图得出。对于根据本发明的电池单元公开的技术特征在此同样结合根据本发明的系统或根据本发明的方法适用且反过来,从而关于对于各个发明方面的公开始终可互相参考。
用于执行安全测试的根据本发明的电池单元在此包括大量层状构造的阳极、大量层状构造的阴极和用于电绝缘阳极和阴极的大量隔板层,其中阳极具有中央布置的阳极导体(Anodenableiter)以及带有阳极活性材料的在双侧布置到阳极导体处的覆层,且阴极具有中央布置的阴极导体(Kathodenableiter)以及带有阴极活性材料的在双侧布置到阴极导体处的覆层。根据本发明,此外至少设置有由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极构成的对,其中由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极构成的对分别如此在其未覆层的侧面上彼此相邻布置,使得在阳极和/或阴极的相邻的彼此毗邻的未覆层的侧面之间形成有间隙,用于引入用于启动在单侧覆层的阳极和/或阴极和毗邻的在双侧覆层的阳极和/或阴极之间的短路的启动元件。显然,除了根据本发明设置的由第一和第二在单侧覆层的阳极构成的对和/或第一和第二在单侧覆层的阴极的对以外,附加地各个在单侧覆层的阳极和/或阴极可布置在根据本发明的电池单元中。其可然后尤其在边缘处或在缠绕的电池堆垛中在中间布置,因为根据本发明的电池单元的最外部的层例如然后不再在双侧而是仅在单侧覆层。
代表性的电池单元在此尤其以锂离子电池单元的形式形成,如其当今设置用于使用在智能手机、笔记本电脑、电动或混动车辆中那样。同样然而可设想,代表性的电池单元以钠离子电池、镁离子电池或锌、铝或其他金属氧化物电池的形式形成,在其中通过枝晶生长可出现在电池的阳极和阴极之间的短路。优选地,电池单元可构造为软袋电池(Pouch-Zelle)。
层状构造的阳极或层状构造的阴极在本发明的范畴中可尤其理解为阳极或阴极材料的平面扩展的团块,在其中层厚小于层宽。在双侧覆层的阳极或阴极在此在阳极或阴极导体的两侧上覆层,而在单侧覆层的阳极或阴极相应地仅在一侧上覆层。
用于电绝缘阳极和/或阴极的代表性的隔板层可优选地由微孔聚合物、尤其由微孔聚合物膜片形成且例如多层地实施。同样,隔板层可由精细的、优选地陶瓷覆层的非织造织物形成,其不仅提供高柔性而且提供高耐温性,且由此具有免于电池的热引起的失控的较大的安全性。同样,例如在电池单元作为固体电池的构造方案的范畴中可设置成,陶瓷、聚合物或硫化物布置在阳极和阴极层之间且形成“隔板层”。
鉴于在根据本发明实施的在单侧覆层的电极和相邻布置的在双侧覆层的电极之间的短路的尽可能快速且受控的生成,由在单侧覆层的电极构成的对可形成为由在单侧覆层的阳极构成的对。
鉴于电子的有效的吸收和导走,根据本发明尤其可设置成,阳极导体和/或阴极导体由金属板形成,其中金属板优选地基本上平面平行于在阳极和/或阴极处毗邻的隔板层布置。有利地,阳极导体元件可在此由铜材料形成和/或阴极导体元件可由铝材料形成。代表性的金属板在此可尤其以导体或金属薄膜的形式构造。同样,可设想多孔的导体、如例如格栅结构等。
在本发明的范畴中已知,通过代表性的电池单元的根据本发明的设计方案可启动短路,而不较大地改变电池的结构或毁坏电池结构,从而用于安全测试的电池单元仅略微不同于通常使用的电池单元。此外已知,通过在电池单元内的短路的构造方案的尽可能逼真的模仿,可获得关于鉴于短路的生成的电池单元的自然电池行为的特别有说服力的信息。借助于该信息然后可特别有针对性地获取用于提高电池单元和电池模块的安全性的有效措施。
在根据本发明的电池单元的范畴中获得的在单侧覆层的电极在此具有通过较大的导体横截面的较小的阻抗且因此相比其他的电极趋势上较强地运行。这在将电池单元实施为锂离子电池的情形中导致所谓的“镀锂(Lithium-Plating)”,在其中金属锂沉积在阳极上,这最终导致短路。
如已经实施的那样,结构上的改变优选地布置在阳极处,然而同样可设想,结构上的改变布置在阴极处。同样,多于一个第一和第二在单侧覆层的电极也可布置在电池单元内。如此,可例如除了优选地修改的阳极以外同样修改各个阴极,以便提高负载且相对于相邻的阳极改变平衡。以该方式,相邻布置的阳极可过载且促进在阳极处的“镀层(Plating)”,从而提高损坏情况的可能性。在这样的实施方案处有利的尤其是,阴极未引导到不稳定中,该阴极在正常的运行情况中未接收该不稳定。
在电池单元内的短路的结构上简单的且同时有效的生成的范畴中,代表性地有利地可设置成,启动元件以用于使毗邻的在单侧覆层的阳极和/或阴极变形的变形元件的形式形成。这样的变形元件可尤其理解为如下元件,其相对相应的配对电极挤压毗邻的电极,以便在电极之间的界面处提高电流密度且由此促进枝晶生长。随着提高的充电状态(SoC)和寿命,电极自然扩展,这由此还附加地加强变形元件的影响。为了进一步支持短路的生成,根据本发明尤其可设置成,启动元件改变其形状、优选地可增大其体积。启动元件在此可有利地具有不同的形状、大小和分布,以便生成针对内部短路的不同数量和不同大小的区域。
为了最小化在引入启动元件的情形中的结构上的耗费,尤其可设想,启动元件局部地布置在用于引入启动元件的间隙内。在变形元件的如此局部的布置的情形中,在间隙内尤其还足够保留空间用于容纳其他的元件,如用于容纳冷却元件、传感器或缓冲元件等。包围启动元件的这样的缓冲元件可在此例如有针对性地延缓启动元件的影响,通过缓冲元件例如在时间进程上随着电池的提高的寿命才挤压在一起且启动元件的影响在时间进程上提高。
鉴于逼真模仿老化电池,可代表性地同样设置成,启动元件完全填满用于引入启动元件的间隙。如此完全的填满尤其阻止枝晶的快速的局部形成,其导致在阳极和阴极之间的短路,从而电池可实现最小老化。
鉴于毗邻的在单侧覆层的阳极或阴极的尽可能有效的变形,尤其可有利的是,启动元件由金属材料或塑料形成,其中启动元件相比隔板层可优选地相同难或更难压缩。此外,启动元件可以以该方式相对于导体金属和电解质电压稳定地构造。在特别快速的短路启动的范畴中根据本发明可备选地或附加地设置成,用于压缩阳极或阴极的附加元件引入到阳极和/或阴极的在单侧的覆层中。如此,在单侧覆层的阳极和/或阴极例如在覆层前可以以活性材料、例如以较薄的金属件等粘接,以便在随后的覆层中压缩电极,从而“镀锂”(在将电池单元实施为锂离子电池的情形中)增加地且更强地使用。
同样,鉴于电池单元内的短路的有针对性的启动可设想,启动元件多件式地形成。如此,启动元件例如可形成为变形元件,其具有例如以金属刺的形式的第一部分且附加地包括第二部分,其例如由塑料形成且优选地填满围绕金属刺的剩余的自由空间。
在远程有针对性的控制的范畴中同样可设想,启动元件可外部操控,其中操控优选地可经由直接布线或通过无线电实现。
为了局部提高锂离子浓度且由此促进一个或多个枝晶的形成且由此生成在电池的阳极和阴极之间的短路,根据本发明可设置针对启动元件的不同的实施方式。如此,启动元件可形成为加热元件和/或用于体积或形状改变的变型元件(Verformungselement)和/或爆炸元件和/或用于释放材料的存储元件和/或用于生成磁场的线圈和/或永磁体和/或铁磁性材料。释放的材料在此可尤其以用于刺激枝晶生长的化学物质的形式形成。
同样,本发明的目标是一种用于经由在电池单元的在单侧覆层的阳极和/或阴极和毗邻的在双侧覆层的阳极和/或阴极之间生成短路来执行安全测试的系统。在此,根据本发明的系统包括上文描述的电池单元以及上文描述的启动元件。
同样,本发明的目标是一种用于经由在电池单元的在单侧覆层的阳极和/或阴极和毗邻的在双侧覆层的阳极和/或阴极之间生成短路来执行安全测试的系统。在此,根据本发明的系统包括上文描述的电池单元以及一种用于操控启动元件的控制器械。因此,根据本发明的系统具有与其已经关于根据本发明的电池单元详细地描述的相同的优点。
同样,本发明的目标是一种尤其在使用上文描述的电池单元的情况下用于执行安全测试的方法。在此,根据本发明的方法包括如下步骤:发出用于激活启动元件的控制信号,该启动元件布置在由在单侧覆层的阳极构成的对和/或由在单侧覆层的阴极构成的对的两个相邻的彼此毗邻的未覆层的面之间的间隙内;接收通过启动元件的控制信号;以及激活启动元件,以便造成在单侧覆层的阳极和/或阴极和毗邻的在双侧覆层的阳极和/或阴极之间的电短路。因此,根据本发明的方法具有与其已经关于根据本发明的电池单元或根据本发明的系统详细描述的相同的优点。代表性的方法在此可尤其通过以下支持,即,执行电池单元的快速的周期性的充电和放电循环,其附加地有利于短路的形成。同样可附加地设置电池单元通过围绕布置在电池内的启动元件的外部局部负载的轻微变形,以便附加地有利于短路的形成。在此,外部局部负载例如同样可如此大,使得启动元件直接通过电极驱动,例如如内部的“钉子测试(Nageltest,有时也称为纳格尔氏试验)”。
附图说明
本发明的另外的优点、特征和细节从随后的描述得出,在其中参考附图详细地描述本发明的实施例。在此,在说明书中提及的特征可分别单独自身或以任意组合对于本发明而言是重要的。
其中:
图1以俯视图(上方)和电池单元的部分的截面图(下方)的放大图示出了已知的电池单元的示意图,
图2以截面图示出了已知的电池单元的示意图,
图3根据第一实施例以截面图示出了根据本发明的电池单元的示意图,
图4a根据第一实施例以截面图示出了根据本发明的电池单元的局部的示意图,
图4b根据第二实施例以截面图示出了根据本发明的电池单元的局部的示意图,
图5示出了用于执行安全测试的根据本发明的方法的各个步骤的示意图。
具体实施方式
图1以俯视图(上方)和电池单元2的部分的截面图(下方)的放大图示出了已知的电池单元2的示意图。
在图1中呈现的且以软袋电池的形式形成的电池单元2可例如实施为锂离子电池且(如当前可识别出的那样)具有大量层状构造的阳极6、大量层状构造的阴极8以及用于电绝缘阳极6和/或阴极8的大量隔板层4。在阳极6内布置有各一个阳极导体10,而在阴极8内布置有阴极导体12。在双侧分别到阳极导体10和阴极导体12处分别布置有由阳极活性材料和阴极活性材料构成的层14,16。在交替地构建的多层结构外部周围此外布置有电池壳体层5,其可例如由铝形成且与之相应地可向内附加地电绝缘地构造。为了量取电池单元2的阴极8和阳极6的电极电位,此外将两个接线片(Anschlussfahne)15从电池单元2引导出来,其分别与阳极层6或阴极层8电连接。
图2以截面图示出了已知的电池单元2的示意性部分图。
根据该截面图尤其可识别出由阳极6、隔板层4、阴极8和隔板层4构成的交替地构建的多层结构的一部分。如同样可识别出的那样,阳极6分别由阳极导体10构建,其在双侧以由阳极活性材料构成的层14覆层,而阴极8分别具有阴极导体12,其在双侧以由阴极活性材料构成的层16覆层。显然,电池单元2同样还可包括(在该视图中未示出的)元件,如例如电池壳体层5或另外的阳极6、阴极8和隔板层4。
图3根据第一实施例以截面图示出了根据本发明的电池单元的示意图。
在此,电池单元2包括大量层状构造的阳极6、大量层状构造的阴极8和用于电绝缘阳极6和阴极8的大量隔板层4,其中阳极6具有中央布置的阳极导体10以及带有阳极活性材料的在双侧布置到阳极导体10处的覆层14,且阴极8具有中央布置的阴极导体12以及带有阴极活性材料的在双侧布置到阴极导体12处的覆层16。除了在双侧覆层的阳极6和阴极8以外,根据本发明的电池单元2当前具有由第一和第二在单侧覆层的阳极6'构成的对,其如此在其未覆层的侧面上彼此相邻布置,使得在阳极6'的相邻的彼此毗邻的未覆层的侧面之间形成有间隙18,用于引入用于启动在单侧覆层的阳极6'和毗邻的在双侧覆层的阴极8之间的短路的启动元件20。同样在此显然,电池单元2同样还可包括(在该视图中未示出的)元件,如例如电池壳体层5或另外的阳极6,6'、阴极8,8'和隔板层4。
阳极导体元件10以及阴极导体元件12根据当前的实施例以金属板的形式形成,其基本上平面平行于毗邻于阳极6和阴极8的隔板层4布置。
鉴于电子的有效导走和吸收以及优选地成本适宜的实施方案,阳极导体元件10当前由铜材料形成且阴极导体元件12由铝材料形成。
图4a根据第一实施例以截面图示出了根据本发明的电池单元2的局部的示意图。
按照根据图4a的视图,在此仅呈现了两个彼此相对而置地布置的在单侧覆层的阳极6',其分别具有由阳极活性材料构成的层14'和阳极导体10。在此,两个阳极6'如此彼此布置,使得在阳极6'之间布置有间隙18,用于布置用于启动在单侧覆层的阳极6'和(当前未呈现的)毗邻的在双侧覆层的阴极8之间的短路的启动元件20。
启动元件20在此当前以用于使毗邻的在单侧覆层的阳极6'变形的变形元件的形式形成,其相对相应的配对电极8挤压毗邻的电极6',以便在电极6',8之间的界面处提高电流密度且由此促进枝晶生长。为了进一步支持短路的生成,启动元件20可例如改变其形状,优选地增大其体积。启动元件20可在此例如具有不同的形状、大小和分布,以便生成不同数量和不同大小的用于内部短路的区域。
鉴于毗邻的在单侧覆层的阳极6'和/或阴极8'的尽可能有效的变形,启动元件20可由金属材料或塑料形成,其中启动元件20优选地相比隔板层4可相同难或更难压缩。
在特别快速的短路启动的范畴中,可此外备选地或附加地设置成,用于压缩阳极6'或阴极8'的附加元件引入到阳极6'和/或阴极8'的在单侧的覆层14',16'中。如此,在单侧覆层的阳极6'和/或阴极8'可例如在覆层前以活性材料、例如以较薄的金属件等粘接,以便在随后的覆层中压缩电极6',8',从而“镀锂”(在将电池单元实施为锂离子电池的情形中)增加地且更强地使用。
图4b根据第二实施例以截面图示出了根据本发明的电池单元的局部的示意图。
根据该第二实施例,启动元件20以加热元件的形式构造,其如变形元件那样同样可负责如下,局部地提高锂离子浓度且由此促进一个或多个枝晶的形成,这最终生成在阳极6'和毗邻的阴极8之间的短路。除了变形元件和加热元件以外,启动元件20可形成为爆炸元件和/或用于释放材料的存储元件和/或用于生成磁场的线圈和/或永磁体和/或铁磁性材料。
为了最小化在引入启动元件20的情形中的结构耗费,启动元件可如在图4a,b中呈现的那样仅局部地布置在用于引入启动元件20的间隙18内。
同样然而还可设想,启动元件20完全地填满用于引入启动元件20的间隙18。
此外,启动元件20还可多件式地形成且例如形成为变形元件,其具有例如以金属刺的形式形成的第一部分且附加地包括第二部分,其例如由塑料形成且优选地填满围绕金属刺的剩余的自由空间。
在远程有针对性的控制的范畴中同样可设想,启动元件20可外部操控,其中操控优选地经由直接的布线或通过无线电实现。
图5示出了尤其在使用根据本发明的电池单元2的情况下用于执行安全测试的根据本发明的方法的各个步骤的示意图。
在此,根据本发明的方法包括如下步骤:发出30用于激活启动元件20的开关信号,该启动元件20布置在由在单侧覆层的阳极6'构成的对和/或由在单侧覆层的阴极8'构成的对的两个相邻的彼此毗邻的未覆层的面之间的间隙18内;接收32通过启动元件20的控制信号;以及激活34启动元件20,以便造成在单侧覆层的阳极6'和/或阴极8'和毗邻的在双侧覆层的阳极6和/或阴极8之间的电短路。
借助于根据本发明的电池单元2、根据本发明的系统1以及用于执行安全测试的根据本发明的方法,尤其可能的是,通过根据本发明的设计方案有针对性地生成在电池单元2内在阳极6和阴极8之间的短路,其由于其特别逼真地模仿电池单元的自然的短路行为,提供了关于电池单元的真实短路行为的特别有说服力的信息。借助于以该方式获得的信息,特别可能的是,以有效的且有针对性的方式可引入用于使用电池单元的安全措施。
参考符号列表
1 用于执行安全测试的系统
2 用于执行安全测试的电池单元
4 隔板层
6 在双侧覆层的阳极
6' 在单侧覆层的阳极
8 在双侧覆层的阴极
8' 在单侧覆层的阴极
10 阳极导体
12 阴极导体
14 在双侧覆层的阳极的阳极活性材料覆层
14' 在单侧覆层的阳极的阳极活性材料覆层
15 接线片
16 在双侧覆层的阴极的阴极活性材料覆层
16' 在单侧覆层的阴极的阴极活性材料覆层
18 间隙
20 启动元件
30 开关信号的发出
32 开关信号的接收
34 启动元件的激活

Claims (10)

1.一种用于执行安全测试的电池单元(2),包括:
- 大量层状构造的阳极(6),
- 大量层状构造的阴极(8),
- 用于电绝缘所述阳极(6)和所述阴极(8)的大量隔板层(4),
- 其中所述阳极(6)具有中央布置的阳极导体(10)以及带有阳极活性材料的在双侧布置到所述阳极导体(10)处的覆层(14),
- 其中所述阴极(8)具有中央布置的阴极导体(12)以及带有阴极活性材料的在双侧布置到所述阴极导体(12)处的覆层(16),
其特征在于,
至少设置有由第一和第二在单侧覆层的阳极(6')构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极(8')构成的对,其中由第一和第二在单侧覆层的阳极(6')构成的对和/或由第一和第二在单侧覆层的阴极(8')构成的对分别如此在其未覆层的侧面上彼此相邻布置,使得在所述阳极(6')和/或所述阴极(8')的相邻的彼此毗邻的未覆层的侧面之间形成有间隙(18),用于引入用于启动在单侧覆层的阳极(6')和/或阴极(8')和毗邻的在双侧覆层的阳极(6)和/或阴极(8)之间的短路的启动元件(20)。
2.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2),其特征在于,所述启动元件(20)以用于使毗邻的在单侧覆层的阳极(6')和/或阴极(8')变形的变形元件的形式形成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2),其特征在于,所述启动元件(20)局部地布置在用于引入所述启动元件(20)的所述间隙(18)内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2),其特征在于,所述启动元件(20)完全地填满用于引入所述启动元件(20)的所述间隙。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2),其特征在于,所述启动元件(20)由金属材料或塑料形成,其中所述启动元件相比所述隔板层(4)可相同难或更难压缩。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2),其特征在于,所述启动元件(20)多件式地形成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2),其特征在于,所述启动元件(20)可外部操控,其中所述操控经由直接的布线或通过无线电实现。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2),其特征在于,所述启动元件(20)形成为加热元件和/或用于体积或形状改变的变型元件和/或爆炸元件和/或用于释放材料的存储元件和/或用于生成磁场的线圈和/或永磁体和/或铁磁性材料。
9.一种用于经由在电池单元(2)的在单侧覆层的阳极(6')和/或阴极(8')和毗邻的在双侧覆层的阳极(6)和/或阴极(8)之间生成短路来执行安全测试的系统(1),其包括:
- 根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2),
- 用于操控所述启动元件(20)的控制器械(20)。
10.一种尤其在使用根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(2)的情况下用于执行安全测试的方法,其包括如下步骤:
- 发出(30)用于激活启动元件(20)的控制信号,该启动元件布置在由在单侧覆层的阳极(6')构成的对和/或由在单侧覆层的阴极(8')构成的对的两个相邻的彼此毗邻的未覆层的面之间的间隙(18)内,
- 接收(32)通过所述启动元件(20)的所述控制信号,
- 激活(34)所述启动元件(20),以便造成在单侧覆层的阳极(6')和/或阴极(8')和毗邻的在双侧覆层的阳极(6)和/或阴极(8)之间的电短路。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105934849A (zh) * 2013-12-11 2016-09-07 杜拉塞尔美国经营公司 电池状况指示器
CN106953130A (zh) * 2015-12-03 2017-07-14 锂能源和电力有限责任两合公司 电池单元
CN108008302A (zh) * 2016-10-27 2018-05-08 锂能源和电力有限责任两合公司 用于测试电池组电池的系统和方法
CN108134126A (zh) * 2017-11-29 2018-06-08 清华大学 电池内短路的触发方法
CN108828384A (zh) * 2018-02-28 2018-11-16 中国电力科学研究院有限公司 一种电池内短路的模拟装置及模拟方法
CN109473743A (zh) * 2018-10-31 2019-03-15 清华大学 一种定点析锂的电池内短路模拟方法
CN110890588A (zh) * 2019-11-20 2020-03-17 芜湖天弋能源科技有限公司 包含内短路装置的锂离子电池、制作方法及触发方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102091431B1 (ko) * 2012-03-30 2020-03-20 에리 파워 가부시키가이샤 시험용 배터리 케이스 및 시험용 배터리
EP3316352B1 (en) 2016-10-27 2021-03-24 Robert Bosch GmbH Safety test method for determination of critical cell states by internal short circuit provocation
US11539050B2 (en) 2017-01-12 2022-12-27 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Current collector, electrode plate and battery containing the same, and application thereof
CN211017281U (zh) * 2019-11-20 2020-07-14 芜湖天弋能源科技有限公司 一种包含内短路装置的锂离子电池

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105934849A (zh) * 2013-12-11 2016-09-07 杜拉塞尔美国经营公司 电池状况指示器
CN106953130A (zh) * 2015-12-03 2017-07-14 锂能源和电力有限责任两合公司 电池单元
CN108008302A (zh) * 2016-10-27 2018-05-08 锂能源和电力有限责任两合公司 用于测试电池组电池的系统和方法
CN108134126A (zh) * 2017-11-29 2018-06-08 清华大学 电池内短路的触发方法
CN108828384A (zh) * 2018-02-28 2018-11-16 中国电力科学研究院有限公司 一种电池内短路的模拟装置及模拟方法
CN109473743A (zh) * 2018-10-31 2019-03-15 清华大学 一种定点析锂的电池内短路模拟方法
CN110890588A (zh) * 2019-11-20 2020-03-17 芜湖天弋能源科技有限公司 包含内短路装置的锂离子电池、制作方法及触发方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
马天翼;王芳;徐大鹏;林春景;刘仕强;陈立铎;: "动力电池轻度电滥用积累造成的性能和安全性劣化研究", 储能科学与技术, no. 02, 5 March 2020 (2020-03-05) *

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