CN117233209A - 锂电池热失控气体爆炸极限装置、系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂电池热失控气体爆炸极限装置、系统及使用方法。所述装置包括压力容器，隔热层、带压力传感器的散热管以及点火器；所述隔热层包裹所述压力容器的外壁；所述散热管的一端与所述压力容器的顶部相连；所述点火器的一端穿过所述压力容器的顶部，且所述点火器位于所述散热管的一侧；其中，所述压力容器用于输入锂电池热失控气体发生爆炸。将可燃气体输入至压力容器中进行点燃，并检测得到压力数据，其中还通过散热管保护压力传感器免于被爆炸所损坏。隔热层包裹压力容器的外壁，用于维持内部温度的同时维护压力容器能够稳定爆炸的使用，并确保条件的稳定性。保护人员不被烫伤。从而更好的实现爆炸上限的研究。
Description
技术领域
本发明属于锂电池热失控气体爆炸技术领域，具体涉及一种锂电池热失控气体爆炸极限装置、系统及使用方法。
背景技术
对于锂电池在热失控后的所产生的气体，一般包含H2、CH4、CO2、CO、C3H8等可燃性气体，气体浓度较高，较易发生燃烧并爆炸，对于可燃性气体的爆炸极限，目前已经有多种方法，一般采用玻璃容器进行测量，该试验方法将可燃性气体同空气进行混合，充入到玻璃容器中，进而点燃，观察是否有火焰的生成，作为爆炸极限的判定依据。
目前用于测量爆炸极限点而试验装置，在玻璃容器中对可燃性气体同空气进行混合，可测量其常温状态下或者高温状态下的爆炸下限，爆炸下限时，所产生的爆炸压力较低，一般为200KPA内。但是对于爆炸上限的测量，则无法完成，原因在于，玻璃容器的耐压等级较低，但是可燃性气体的最大爆炸压力最高可达1.2mpa，所以在玻璃容器中无法完成更好的爆炸上限的研究，同时对于高温爆炸极限的研究，玻璃容器的导热性较差，使得高温爆炸极限的研究更为困难。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种锂电池热失控气体爆炸极限装置、系统及使用方法。
第一方面，本发明提供了一种锂电池热失控气体爆炸极限装置，包括：
压力容器，隔热层、带压力传感器的散热管以及点火器；
所述隔热层包裹所述压力容器的外壁；
所述散热管的一端与所述压力容器的顶部相连；
所述点火器的一端穿过所述压力容器的顶部，且所述点火器位于所述散热管的一侧；
其中，所述压力容器用于输入锂电池热失控气体发生爆炸。
可满足锂电池热失控所产生的可燃性气体的爆炸极限的精准测量，既可以完成常温状态下的爆炸极限，也可以进行高温的爆炸极限测量，温度范围在室温-300度。获取模拟锂电池热失控产生的气体(H2、CH4、CO2、CO、C3H8等可燃性气体)输入至压力容器中，用于安全地模拟锂电池热失控情况，从而测得进爆炸极限数据。并通过点火器对压力容器内的点燃产生爆炸进而使散热管的压力传感器获得爆炸压力数据，以便进一步分析。同时散热管保护压力传感器免于被爆炸所损坏。隔热层包裹压力容器的外壁，用于维持内部温度的同时维护压力容器1能够稳定爆炸的使用，并确保条件的稳定性。保护人员不被烫伤。
在一种可能实现的方式中，包括：
固定板；
所述固定板的一面与所述的压力器容器的外壁相接触，所述固定的另一面与所述隔热层相接触；
其中，所述固定板用于固定加热件。
在一种可能实现的方式中，还包括加热件：
所述加热件的一端与所固定板固定连接；
所述加热件的另一端与外部连接；
其中，所述加热件可以是电加热、水加热或者化学加热中的一种或多种。
在一种可能实现的方式中，还包括热电偶：
所述热电偶的一端与所述压力容器的顶部相连；所述热电偶的另一端与外部电连接。
在一种可能实现的方式中，所述压力容器包括：
观察窗，所述观察窗位于所述压力容器的中部外壁；
所述观察窗还贯穿所述隔热层的外壁。
在一种可能实现的方式中，包括：
所述压力传感器套嵌在所述散热管内。
第二方面，本发明还提供了一种锂电池热失控气体爆炸极限系统，包括：
上述的锂电池热失控气体爆炸极限装置以及外机体；
所述外机体包括升降台以及加压盖；
所述升降台与所述加压盖位于同一竖直线上；
所述锂电池热失控气体爆炸极限装置位于所述升降台上.
在一种可能实现的方式中，还包括：
供气设备，与所述压力容器的输入端相连；
其中，所述供气设备用于模拟锂电池热失控产生的气体；
所述供气设备包括若干个气体罐以及气体搅拌器；
若干个气体罐的输出端与所述气体搅拌器的输入端相连；
所述气体搅拌器的输出端与所述压力容器的输入端相连。
在一种可能实现的方式中，所述气体搅拌器包括：
搅拌棍，位于所述气体搅拌器的底部并与其磁性相连。
在一种可能实现的方式中，还包括：
第一真空泵，用于对所述压力容器抽真空；
所述第一真空泵的输入端与所述压力容器的输入端相连；
以及，第二真空泵，用于对所述气体搅拌装置抽真空；
所述第二真空泵的输入端与所述气体搅拌装置的输入端相连。
第三方面，本发明还提供了一种锂电池热失控气体爆炸极限系统的使用方法，包括将压力容器放置在升降台上，控制升降台至压力容器的顶部与加压盖接触；
向压力容器灌入模拟锂电池热失控产生的可燃混合气体；
通过加热件调节压力容器内的温度；
通过点火器点燃压力容器内的可燃混合气体，使可燃混合气体在压力容器内爆炸；
压力传感器测得爆炸压力。
在一种可能实现的方式中，向压力容器灌入模拟锂电池热失控产生的可燃混合气体，包括步骤：
通过真空泵对压力容器抽真空。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的的一种锂电池热失控气体爆炸极限装置的结构示意图；
图2为图1的剖面图；
图3为图1的半剖面图；
图4为本发明提供的一种锂电池热失控气体爆炸极限系统的结构示意图；
图5为本发明提供的一种锂电池热失控气体爆炸极限系统的使用状态示意图；
图6为气体搅拌器的结构示意图；
图7为图6的剖视图。
1、压力容器；2、点火器；3、隔热层；4、观察窗；5、固定板；6、加热件；7、散热管；8、热电偶；9、压力传感器；10、供气设备；11、气体罐；12、气体搅拌器；121、搅拌棍；13、第一真空泵；14、第二真空泵；15、外机体；151、升降台；152、加压盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
由于目前用于测量爆炸极限点而试验装置，在玻璃容器中对可燃性气体同空气进行混合，可测量其常温状态下或者高温状态下的爆炸下限，爆炸下限时，所产生的爆炸压力较低，一般为200KPA内。但是对于爆炸上限的测量，则无法完成，原因在于，玻璃容器的耐压等级较低，但是可燃性气体的最大爆炸压力最高可达1.2mpa，所以在玻璃容器中无法完成更好的爆炸上限的测试研究，同时对于高温爆炸极限的研究，玻璃容器的导热性较差，使得高温爆炸极限的研究更为困难。
请参见图1-3，本发明提供了一种锂电池热失控气体爆炸极限装置，包括：
压力容器1，隔热层3、带压力传感器9的散热管7以及点火器2；
所述隔热层3包裹所述压力容器1的外壁；
所述散热管7的一端与所述压力容器1的顶部相连；
所述点火器2的一端穿过所述压力容器1的顶部，且所述点火器2位于所述散热管7的一侧；
其中，所述压力容器1用于输入锂电池热失控气体发生爆炸。
获取模拟锂电池热失控产生的气体(H2、CH4、CO2、CO、C3H8等可燃性气体)输入至压力容器1中，用于安全地模拟锂电池热失控情况，从而测得进爆炸极限数据。并通过点火器2对压力容器1内的点燃产生爆炸进而使散热管7的压力传感器9获得爆炸压力数据，以便进一步分析。同时散热管7保护压力传感器9免于被爆炸所损坏。隔热层3包裹压力容器1的外壁，用于维持内部温度的同时维护压力容器1能够稳定爆炸的使用，并确保条件的稳定性。保护人员不被烫伤。
在一种可能实现的方式中，包括：
固定板5；
所述固定板5的一面与所述的压力器容器的外壁相接触，所述固定的另一面与所述隔热层3相接触；
其中，所述固定板5用于固定加热件6。
也就是说，固定板5位于压力容器1以及隔热层3之间，通过固定板5固定的任意功能件能够针对压力容器1进行调控。正如固定板5用于固定加热件6，那么通过固定板5上固定有加热件6，可对压力容器1进行加温或者调温的控制，并且通过外层有隔热层3的包裹，使温度保持，减小调控后温度的变化。
在一种可能实现的方式中，还包括加热件6：
所述加热件6的一端与所固定板5固定连接；
所述加热件6的另一端与外部连接；
其中，所述加热件6可以是电加热、水加热或者化学加热中的一种或多种。
由于加热件6的一端在固定板5上固定，加热时发热段与压力容器1外壁导热，从而调整压力容器1内部的温度。
可以知道的，电加热是通过电阻加热元件将电能转化为热能的方式；水加热是通过将热源传递给水来升高水的温度；化学加热是通过化学反应释放热能来升高温度的一种方式。由于以上的加热方式都需要外接供电、供水或反应原料输入，因此加热件6的另一端与外部的电源或者很温水箱或供料装置相连。
在一种可能实现的方式中，还包括热电偶8：
所述热电偶8的一端与所述压力容器1的顶部相连；所述热电偶8的另一端与外部电连接。
需要说明的，所述热电偶8配置为K型热电偶：安装在压力容器1上，检测压力容器1内的温度传递温度信号给电脑和PID温度控制器。
在一种可能实现的方式中，所述压力容器1包括：
观察窗4，所述观察窗4位于所述压力容器1的中部外壁；
所述观察窗4还贯穿所述隔热层3的外壁。通过观察窗4可以目视观察压力容器1中的情况。
在一种可能实现的方式中，包括：
所述压力传感器9套嵌在所述散热管7内。通过散热管7将压力传感器9安装在压力容器1上，因此将压力传感器9套嵌在散热管7内固定使用，同时可以保护压力传感器9不被高温烧坏。
请参见图4，本发明还提供了一种锂电池热失控气体爆炸极限系统，包括：
上述任意实现方式中所述的锂电池热失控气体爆炸极限装置以及外机体15；
所述外机体15包括升降台151以及加压盖152；
所述升降台151与所述加压盖152位于同一竖直线上；
所述锂电池热失控气体爆炸极限装置位于所述升降台151上。
通过将压力容器1放置在升降台151上，通过升降台151上下移动，使压力容器1移动到下面一定距离，方便多次试验后清洁压力容器1内部。同时将升降台151上升，使压力容器1与加压盖152压合，从而保证压力容器1处于密封的状态，进而开始爆炸极限的检测得到其的压力数据。
请参见图5-7，在一种可能实现的方式中，还包括：
供气设备10，与压力容器1的输入端相连；
其中，所述供气设备10用于模拟锂电池热失控产生的气体；
所述供气设备10包括若干个气体罐11以及气体搅拌器12；
若干个气体罐11的输出端与所述气体搅拌器12的输入端相连；
所述气体搅拌器12的输出端与所述压力容器1的输入端相连。确保了配置气体的均匀性，解决了气体在压力容器中无法均匀的问题。
在一种可能实现的方式中，所述气体搅拌器12包括：
搅拌棍121，位于所述气体搅拌器12的底部并与其磁性相连。
通过底部磁相连的搅拌棍121，将输入的可燃性气体充分搅拌均匀后再输进压力容器1点燃进行极限爆炸。
在一种可能实现的方式中，还包括：
第一真空泵13，用于对所述压力容器1抽真空；
所述第一真空泵13的输入端与所述压力容器1的输入端相连；
以及，第二真空泵14，用于对所述气体搅拌装置抽真空；
所述第二真空泵14的输入端与所述气体搅拌装置的输入端相连。
通过第一真空泵13对压力容器1抽真空，从而净化压力容器1内部，排除去他气体的干扰，保证的准确性。通过第二真空泵14对气体搅拌装置抽真空，从而净化气体搅拌装置内部，排除去他气体的干扰，保证的准确性。
具体的使用方式：
将压力容器1放置在升降台上，控制升降台151至压力容器1的顶部与加压盖152接触；并加压盖152与压力容器1通过螺栓螺接锁紧。
需要说明的，升降台151可以带动压力容器1上下移动，与加压盖152松开后，升降台151带动压力容器1下降，方便多次试验后清洁压力容器1内部。
向压力容器1灌入模拟锂电池热失控产生的可燃混合气体前，通过真空泵13对压力容器1抽真空，净化压力容器1的内部，排除其他气体干扰影响测的压力数据。
向压力容器1灌入模拟锂电池热失控产生的可燃混合气体，模拟真实情况下的锂电池热失控产生的可燃混合气体环境；
通过加热件6调节压力容器1内的温度；使压力容器1中的温度值可以从室温到300度，并通过在压力容器1中的K型热电偶检测内部温度。
通过点火器点燃压力容器1内的可燃混合气体，使可燃混合气体在压力容器1内爆炸；
压力传感器9测得爆炸压力数据。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种锂电池热失控气体爆炸极限装置，其特征在于，包括：
压力容器，隔热层、带压力传感器的散热管以及点火器；
所述隔热层包裹所述压力容器的外壁；
所述散热管的一端与所述压力容器的顶部相连；
所述点火器的一端穿过所述压力容器的顶部，且所述点火器位于所述散热管的一侧；
其中，所述压力容器用于输入锂电池热失控气体发生爆炸；
所述压力传感器套嵌在所述散热管内。
2.如权利要求1所述的锂电池热失控气体爆炸极限装置，其特征在于，包括：
固定板；
所述固定板的一面与所述的压力器容器的外壁相接触，所述固定的另一面与所述隔热层相接触；
其中，所述固定板用于固定加热件。
3.如权利要求2所述的锂电池热失控气体爆炸极限装置，其特征在于，还包括加热件：
所述加热件的一端与所固定板固定连接；
所述加热件的另一端与外部连接；
其中，所述加热件可以是电加热、水加热或者化学加热中的一种或多种。
4.如权利要求2或3所述的锂电池热失控气体爆炸极限装置，其特征在于，还包括热电偶：
所述热电偶的一端与所述压力容器的顶部相连；所述热电偶的另一端与外部电连接。
5.如权利要求1所述的锂电池热失控气体爆炸极限装置，其特征在于，所述压力容器包括：
观察窗，所述观察窗位于所述压力容器的中部外壁；
所述观察窗还贯穿所述隔热层的外壁。
6.一种锂电池热失控气体爆炸极限系统，其特征在于，包括：
权利要求1-5任意一项所述的锂电池热失控气体爆炸极限装置以及外机体；
所述外机体包括升降台以及加压盖；
所述升降台与所述加压盖位于同一竖直线上；
所述锂电池热失控气体爆炸极限装置位于所述升降台上。
7.如权利要求6所述的锂电池热失控气体爆炸极限系统，其特征在于，还包括：
供气设备，与压力容器的输入端相连；
其中，所述供气设备用于模拟锂电池热失控产生的气体；
所述供气设备包括若干个气体罐以及气体搅拌器；
若干个气体罐的输出端与所述气体搅拌器的输入端相连；
所述气体搅拌器的输出端与所述压力容器的输入端相连；
其中，所述气体搅拌器包括搅拌棍，所述搅拌棍位于所述气体搅拌器的底部并与其磁性相连。
8.如权利要求7所述的锂电池热失控气体爆炸极限系统，其特征在于，
第一真空泵，用于对所述压力容器抽真空；
所述第一真空泵的输入端与所述压力容器的输入端相连；
以及，第二真空泵，用于对所述气体搅拌装置抽真空；
所述第二真空泵的输入端与所述气体搅拌装置的输入端相连。
9.一种锂电池热失控气体爆炸极限系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将压力容器放置在升降台上，控制升降台至压力容器的顶部与加压盖接触；
向压力容器灌入模拟锂电池热失控产生的可燃混合气体；
通过加热件调节压力容器内的温度；
通过点火器点燃压力容器内的可燃混合气体，使可燃混合气体在压力容器内爆炸；
压力传感器测得爆炸压力。
10.如权利要求9所述的锂电池热失控气体爆炸极限系统的使用方法，其特征在于，所述向压力容器灌入模拟锂电池热失控产生的可燃混合气体，包括步骤：
通过真空泵对压力容器抽真空。
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