CN114777835A - 一种电池手机安全性的复合检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池手机安全性的复合检测方法，属于电池检测技术领域。在一个检测周期内，同时采用离子迁移谱技术检测锂电池电解液的泄漏物质，采用热成像技术检测电池或手机表面的温度特性，包括最高温度、最低温度、平均温度和温差，通过与设定安全阈值的比较，综合判断电池手机的安全性。适用于对锂电池、手机、充电宝等电子设备的快速检测，能够多维度评价电池的安全性能，能够有效地避免安全事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及电池检测技术领域，具体涉及一种电池手机安全性的复合检测方法。
背景技术
锂电池具有较高的能量密度、较长的使用寿命、较大的输出功率等特点，已成为手机、笔记本、移动电源、电动自行车及汽车的主要储能设备，随着锂电池的广泛推广和应用，其使用安全性也受到社会的普遍关注，锂电池发生爆炸的主要原因有以下三个：(1)电池本身原因，由于电池内部缺陷，电池在不充电、不放电的情况下发生爆炸；(2)电芯长期过充，锂电池在特殊温度、湿度及接触不良等情况或环境下可能瞬间放电产生大电流，引发自燃或爆炸；(3)电池出现短路情况。另外，当锂电池接触到高温或易燃物品，也有可能引起爆炸，锂电池电解液由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐(六氟磷酸锂，LiPF6)、必要的添加剂等原料构成，其中有机溶剂的主要成分是碳酸二乙酯，碳酸二甲酯，碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯，锂电池出现破损后，电解液等材料裂解产生的气体会迅速挥发形成溶剂蒸汽，并且进入的氧气与堆积在负极表面的锂原子接触后极易发生爆炸。因此，电池异常高温和破损均会导致电池出现爆炸等安全隐患。刘艳峰等发明人的一种新能源锂电池电解液泄漏检测系统(专利号ZL201922398144.8)，公开了一种新能源锂电池电解液泄漏检测系统，包括环境试验箱，环境试验箱上连接有空气冷却器，空气冷却器上连接有除水过滤器，除水过滤器上连接有气体检测机构，气体检测机构上连接有气体采样泵，可以对聚合物电池的漏液问题进行检测，但上述检测系统存在结构复杂、检测费时费力、准确度低等缺陷。
离子迁移谱(ion mobility spectrometry，IMS)技术是以离子迁移时间的差别来进行离子的分离定性技术，基于气相离子在弱电场中的迁移率差异，来检测识别不同种类物质，适合于挥发性有机化合物的痕量探测，如大气污染物等。
热成像装置工作在中红外区域(波长3～5um)或远红外区域(波长8～12um)，通过探测物体发出的红外辐射，热成像仪产生一个实时的图像，从而提供一种景物的热图像。并将不可见的辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。热成像仪非常灵敏，能探测到小于0.1℃的温差。所以，热成像仪可以用来对电池手机等设备的表面温度进行快速检测。
电池表面温度在设备关闭、运行、超压力运行等不同状态时具有相对应的温度范围，如果超过了该状态的温度范围，存在安全隐患，因此检测电池或设备的表面温度，可以作为电池安全性判断的指标之一。然而，将检测锂电池的破损情况以及电池温度异常联合作为电池手机安全性的复合检测方法的相关研究还未见报道。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种锂电池手机安全性能的复合检测方法和判断阈值，用于检测电池手机的安全性。
本发明提供如下技术方案：
一种电池手机安全性的复合检测方法，在一个检测周期内，同时采用离子迁移谱技术检测锂电池电解液的泄漏物质，采用热成像技术检测电池或手机表面的温度特性，包括最高温度、最低温度、平均温度和温差，通过与设定安全阈值的比较，综合判断电池手机的安全性。
进一步的，离子迁移谱包括进样系统、迁移管、高压及漂移电场控制、气流驱动与环境参数监测、离子信号检测和中央控制器及显示系统等。
进一步的，热成像设备包括控制系统和热传感系统。
进一步的，离子迁移谱技术的实验条件为：迁移管温度为100～130℃，dopant为丙酮，dopant瓶温度为30～50℃，电压为9.0～10.0千伏。单向气流，开门时间为100微秒，漂气流速为2.0升/分钟，载气流速分别为0.25升/分钟，出口抽气流量为2.5升/分钟，抽气进样的流量为0.25升/分钟，每次分析时间为9秒钟。
进一步的，一个检测周期的时间为3-15秒。
进一步的，采用离子迁移谱技术，检测锂电池电解液的泄漏气体物质；可检测锂电池直接泄漏的气体样品，或采集到的泄漏气体样品，或采集到的泄漏液体等。
进一步的，可检测的使用锂电池的电子设备或装置包括手机、充电宝、电动汽车的电池组和笔记本电脑等。
进一步的，采用热成像技术检测电池或设备表面的温度特性，包括最高温度、最低温度、平均温度和温差。
进一步的，根据检测到的锂电池电解液的特异性气体物质含量高低，与设定阈值比较，进行安全性判断；或根据检测到的锂电池、设备等表面的最高温度、平均温度和温差，与设定阈值比较，进行安全性判断；
进一步的，还可以同时根据检测到的锂电池电解液的特异性气体物质阈值，根据检测到的锂电池、手机等表面的最高温度、平均温度和温差，进行综合性的安全性判断。
进一步的，检测方式是单次检测，或者连续检测。
本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：
1.本发明的离子迁移谱装置结构简单，灵敏度较高，能够实现痕量检测。
2.本发明的热成像仪能够快速检测电池、手机等设备的表面温度，操作简单、方便。
3.本发明将离子迁移谱检测方法和热成像检测方法联合使用既能够检测锂电池的破损情况又可以检测电池温度异常，多维度评价电池手机的安全性能，能够有效地避免安全事故发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例涉及的附图进行简单地介绍。
图1检测设备功能模块组成框图。
图2设备检测工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但本发明的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本发明的保护范围。
实施例1
一种电池手机安全性的复合检测方法，在一个检测周期内，同时采用离子迁移谱技术检测锂电池电解液的泄漏物质(多种碳酸酯或者六氟磷酸锂等物质)，采用热成像技术检测电池或手机表面的温度特性，包括最高温度、最低温度、平均温度和温差，通过与设定安全阈值的比较，综合判断电池手机的安全性。
实验条件为：迁移管温度为120℃，dopant为丙酮，dopant瓶温度为40℃，电压为9.0千伏。单向气流，开门时间为100微秒，漂气流速为2.0升/分钟，载气流速分别为0.25升/分钟，出口抽气流量为2.5升/分钟，抽气进样的流量为0.25升/分钟，每次分析时间为9秒钟。
以水杨酸甲酯作为标准进行校正，其迁移常数k0为1.47。
一个检测周期的时间为15秒，单次检测；
检测样品为破损的锂电池；
检测破损锂电池的泄漏电解液气体样品，标准电解液挥发性物质特征峰的迁移常数k0为1.78±0.05，峰高阈值设定为0.1V；当锂电池样品泄漏气体特征峰的峰高大于0.1V时，判断为有电解液泄漏，在软件上显示“检测到电解液”并报警，提示有安全性隐患；
检测破损锂电池的表面温度，高温报警阈值为50度，均温阈值为50度；检测的最高温度28度，在软件上显示“高温28度”；检测的最低温度24度，在软件上显示“低温24度”；检测到平均温度26度，在软件上显示“均温26度”；检测到最高温度与最低温度的差为4度，在软件上显示“温差4度”；
离子迁移谱检测电解液物质的结果，和热成像仪检测表面温度的结果，同时显示在软件界面上。
实施例2
一种电池手机安全性的复合检测方法，在一个检测周期内，同时采用离子迁移谱技术检测锂电池电解液的泄漏物质(多种碳酸酯或者六氟磷酸锂等物质)，采用热成像技术检测电池或手机表面的温度特性，包括最高温度、最低温度、平均温度和温差，通过与设定安全阈值的比较，综合判断电池手机的安全性。
实验条件为：迁移管温度为120℃，dopant为丙酮，dopant瓶温度为40℃，电压为9.0千伏。单向气流，开门时间为100微秒，漂气流速为2.0升/分钟，载气流速分别为0.25升/分钟，出口抽气流量为2.5升/分钟，抽气进样的流量为0.25升/分钟，每次分析时间为9秒钟。
以水杨酸甲酯作为标准进行校正，其迁移常数k0为1.47。
一个检测周期的时间为3秒，单次检测；
检测样品为进行多软件压力运行的华为mate8智能手机；
检测智能手机的泄漏电解液气体样品，标准电解液挥发性物质特征峰的迁移常数k0为1.78±0.05，峰高阈值设定为0.1V；智能手机样品泄漏气体特征峰的峰高小于0.04V，判断为没有电解液泄漏，在软件上显示“未检出”；
检测智能手机的表面温度，高温报警阈值为50度，均温阈值为50度；检测的最高温度45度，在软件上显示“高温45度”；检测的最低温度24度，在软件上显示“低温24度”；检测到平均温度32度，在软件上显示“均温32度”；检测到最高温度与最低温度的差为21度，在软件上显示“温差21度”；
离子迁移谱检测电解液物质的结果，和热成像仪检测表面温度的结果，同时显示在软件界面上。
实施例3
一种电池安全性的复合检测方法，在一个检测周期内，同时采用离子迁移谱技术检测锂电池电解液的泄漏物质(多种碳酸酯或者六氟磷酸锂等物质)，采用热成像技术检测电池或手机表面的温度特性，包括最高温度、最低温度、平均温度和温差，通过与设定安全阈值的比较，综合判断电池手机的安全性。
实验条件为：迁移管温度为120℃，dopant为丙酮，dopant瓶温度为40℃，电压为9.0千伏。单向气流，开门时间为100微秒，漂气流速为2.0升/分钟，载气流速分别为0.25升/分钟，出口抽气流量为2.5升/分钟，抽气进样的流量为0.25升/分钟，每次分析时间为9秒钟。
以水杨酸甲酯作为标准进行校正，其迁移常数k0为1.47。
一个检测周期的时间为10秒，单次检测；
检测样品为正在加热的有钉刺口的废旧锂电池充电宝；
检测废旧锂电池充电宝的泄漏电解液气体样品，标准电解液挥发性物质特征峰的迁移常数k0为1.78±0.05，峰高阈值设定为0.1V；废旧锂电池充电宝样品泄漏气体特征峰的峰高大于0.1V，判断为有电解液泄漏，在软件上显示“检出电解液”并报警，提示有安全性隐患；
检测废旧锂电池充电宝的表面温度，高温报警阈值为50度，均温阈值为50度；检测的最高温度55度，在软件上显示“高温55度”并报警，提示有安全性隐患；检测的最低温度40度，在软件上显示“低温40度”；检测到平均温度48度，在软件上显示“均温48度”；检测到最高温度与最低温度的差为15度，在软件上显示“温差15度”；
离子迁移谱检测电解液物质的结果，和热成像仪检测表面温度的结果，同时显示在软件界面上。
实施例4
一种电池手机安全性的复合检测方法，在一个检测周期内，同时采用离子迁移谱技术检测锂电池电解液的泄漏物质(多种碳酸酯或者六氟磷酸锂等物质)，采用热成像技术检测电池或手机表面的温度特性，包括最高温度、最低温度、平均温度和温差，通过与设定安全阈值的比较，综合判断电池手机的安全性。
实验条件为：迁移管温度为120℃，dopant为丙酮，dopant瓶温度为40℃，电压为9.0千伏。单向气流，开门时间为100微秒，漂气流速为2.0升/分钟，载气流速分别为0.25升/分钟，出口抽气流量为2.5升/分钟，抽气进样的流量为＝0.25升/分钟，每次分析时间为9秒钟。
以水杨酸甲酯作为标准进行校正，其迁移常数k0为1.47。
一个检测周期的时间为10秒，连续检测；
检测样品为苹果5的手机模型；
检测手机模型的泄漏电解液气体样品，标准电解液挥发性物质特征峰的迁移常数k0为1.78±0.05，峰高阈值设定为0.1V；手机模型样品泄漏气体特征峰的峰高小于0.03V，判断为没有电解液泄漏，在软件上显示“未检出”；
检测手机模型的表面温度，高温报警阈值为50度，均温阈值为50度；检测的最高温度30度，在软件上显示“高温30度”；检测的最低温度28度，在软件上显示“低温28度”；检测到平均温度28度，在软件上显示“均温28度”；检测到最高温度与最低温度的差为2度，在软件上显示“温差2度”；
离子迁移谱检测电解液物质的结果，和热成像仪检测表面温度的结果，同时显示在软件界面上。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种电池安全性的复合检测方法，其特征在于：在一个检测周期，同时采用离子迁移谱技术检测电池电解液的泄漏物质，采用热成像技术检测电池或设备表面的温度特性，通过与设定安全阈值的比较，综合判断电池的安全性。
2.根据权利要求1所述的一种电池安全性的复合检测方法，其特征在于：所述离子迁移谱技术的实验条件为：迁移管温度为100～130℃，dopant为丙酮，dopant瓶温度为30～50℃，电压为9.0～10.0千伏，单向气流，开门时间为100微秒，漂气流速为2.0升/分钟，载气流速为0.25升/分钟，出口抽气流量为2.5升/分钟，抽气进样的流量为0.25升/分钟，每次分析时间为9秒钟。
3.根据权利要求1所述的一种电池安全性的复合检测方法，其特征在于：所述离子迁移谱的峰高阈值设定为0.05～0.2V。
4.根据权利要求1所述的一种电池安全性的复合检测方法，其特征在于：所述热成像技术检测电池或设备表面的温度特性包括最高温度、最低温度、平均温度和温差。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种电池安全性的复合检测方法，其特征在于：所述检测周期的时间为3～15秒。
6.根据权利要求5所述的一种电池安全性的复合检测方法，其特征在于：所述泄漏物质为直接泄漏的气体样品，或采集到的泄漏气体样品，或采集到的泄漏液体。
7.根据权利要求5所述的一种电池安全性的复合检测方法，其特征在于：所述检测方法能够检测的电子设备或装置包括手机、充电宝、电动汽车的电池组和笔记本电脑。
8.根据权利要求5所述的一种电池安全性的复合检测方法，其特征在于：同时根据检测到的电池电解液的特异性气体物质阈值和检测到的锂电池、设备表面的最高温度、平均温度以及温差，进行综合性的安全性判断。
9.根据权利要求5所述的一种电池安全性的复合检测方法，其特征在于：所述检测方法的检测方式是单次检测或者连续检测。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2927049Y (zh) * | 2006-02-21 | 2007-07-25 | 公安部第三研究所 | 气化物质离子迁移率定性分析装置 |
| CN104458889A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-03-25 | 上海电机学院 | 手持式离子迁移谱设备 |
| CN105806925A (zh) * | 2015-01-15 | 2016-07-27 | 布鲁克道尔顿有限公司 | 具有燃料电池的气体分析仪 |
| CN111272344A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-12 | 上海方德自动化设备股份有限公司 | 电池泄漏检测仪及其检测方法 |
-
2021
- 2021-01-22 CN CN202110090871.7A patent/CN114777835A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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