CN216117504U - 电池热失控气体分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池热失控气体分析装置，包括：密封仓，其内部构造有用于放置电池的容纳腔；加热组件，所述加热组件用于改变所述电池的温度状态；电压传感器，设置于所述容纳腔内；温度传感器，设置于所述容纳腔内；气压传感器，设置于所述容纳腔内；气体分析组件，通过管路连通于所述容纳腔。电池放置在容纳腔内之后，通过加热组件改变电池的温度状态，主动激发电池出现热失控。通过理想气体方程可以计算出电池热失控时的产气量，还可以通过气体分析组件对电池热失控前、中、后整个过程的气体成分进行分析，有助于研究电池热失控的机理。与此同时，电池热失控时处于密封仓内，有毒物质不会泄露到外部，避免污染环境或者伤害工作人员。

Description

电池热失控气体分析装置

技术领域

本实用新型涉及电池稳定性分析技术领域，特别是涉及一种电池热失控气体分析装置。

背景技术

电池(Battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。以锂电池为例，锂电池在新能源汽车和其他各种电子设备中广泛应用，其安全问题一直备受关注。

相关技术中，可以对正常工作的电池进行内部产气情况和电解液成分进行分析，但是无法实现对电池热失控过程的产气量以及气体成分进行分析。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电池热失控气体分析装置，密封仓内构造有放置电池的容纳腔，加热组件可以改变电池的温度状态，主动激发电池出现热失控现象，传感器可以获取容纳腔内气体状态的变化情况，气体分析组件可以分析电池热失控时的气体成分，有助于电池热失控过程的机理研究，提升了电池安全性研究的深度。

本实用新型实施例提出了一种电池热失控气体分析装置，包括：

密封仓，其内部构造有用于放置电池的容纳腔；

加热组件，所述加热组件用于改变所述电池的温度状态；

电压传感器，设置于所述容纳腔内；

温度传感器，设置于所述容纳腔内；

气压传感器，设置于所述容纳腔内；

气体分析组件，通过管路连通于所述容纳腔。

根据本实用新型的一个实施例，所述气体分析组件包括连通于所述容纳腔的储气罐以及设置于所述储气罐和所述容纳腔之间的电磁阀。

根据本实用新型的一个实施例，所述气体分析组件还包括气相色谱分析装置或气相质谱分析装置。

根据本实用新型的一个实施例，所述储气罐的数量为多个，每个所述储气罐与所述容纳腔之间均设置有所述电磁阀，多个所述储气罐适于收集不同时间点或特征点的气体。

根据本实用新型的一个实施例，还包括真空组件，所述真空组件适于将所述容纳腔和所述储气罐抽真空。

根据本实用新型的一个实施例，还包括惰性气体吹气组件，所述惰性气体吹气组件适于向所述容纳腔和所述储气罐内吹入惰性气体。

根据本实用新型的一个实施例，还包括特征气体传感器，所述特征气体传感器设置于所述容纳腔内。

根据本实用新型的一个实施例，所述密封仓上构造有连通于所述容纳腔的第一开口和第二开口，所述第一开口连接有第一密封法兰，所述第二开口连接有第二密封法兰；

所述电压传感器、所述气压传感器以及所述温度传感器连接于所述第一密封法兰；

所述第二密封法兰上构造有气体取样口，所述气体取样口连通于所述气体分析组件。

根据本实用新型的一个实施例，所述加热组件包括连通于所述容纳腔的气管，所述气管适于向所述容纳腔内传递高温气体。

根据本实用新型的一个实施例，所述加热组件包括设置于所述容纳腔内的电热元件以及连接于所述电热元件的接线柱。

本实用新型中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

密封仓内构造有用于放置电池的容纳腔，容纳腔内设置有电压传感器、温度传感器以及气压传感器。电池放置在容纳腔内之后，通过加热组件改变电池的温度状态，主动激发电池出现热失控。电池位于密封的容纳腔内，容纳腔内的气体状态可以通过传感器获知，通过理想气体方程可以计算出电池热失控时的产气量，还可以通过气体分析组件对电池热失控前、中、后整个过程的气体成分进行分析，有助于研究电池热失控的机理，提升了电池的安全性。与此同时，电池热失控时处于密封仓内，有毒物质不会泄露到外部，避免污染环境或者伤害工作人员。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电池热失控气体分析装置的示意性结构图。

附图标记：

1、密封仓；5、气压传感器；7、接线柱；8、第一密封法兰；9、第二密封法兰；10、气体取样口。

具体实施方式

为使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

相关技术中，可以对正常工作的电池进行内部产气情况和电解液成分进行分析，但是无法实现对电池热失控过程的产气量以及气体成分进行分析。

根据本实用新型实施例提供的一种电池热失控气体分析装置，请参阅图1，包括密封仓1、加热组件、电压传感器、温度传感器、气压传感器5以及气体分析组件。

密封仓1内构造有容纳腔，容纳腔内用于放置电池。容纳腔可以设计成放置特定型号电池的结构，也可以设计成放置不同型号电池的结构。

密封仓1采用具有一定结构强度的材料制作，存在温度和压强变化时，密封仓1的体积不变化或者变化较小，对气体状态的影响较小。

密封仓1采用具有耐腐蚀性的材料制作，电池热失控时产生的有毒有害气体不会腐蚀容纳腔的结构，避免干扰气体成分分析。

加热组件可以改变电池的温度状态，用于主动激发电池出现热失控的现象。

电压传感器设置在容纳腔内，用于检测容纳腔内电池的电压。

温度传感器设置在容纳腔内，用于检测容纳腔内的温度变化情况。

气压传感器5设置在容纳腔内，用于检测容纳腔内的气压变化情况。

气体分析组件设置在密封仓1外，通过管路连通于容纳腔，用于分析电池热失控时产生的气体的成分。

使用时，将电池放在容纳腔内后进行密封，打开电压传感器、温度传感器以及气压传感器5，可以检测电池工作以及热失控时的电压变化、温度变化和气压变化。根据理想气体状态方程，可以计算电池热失控时的产气量。

启动加热组件，主动升高容纳腔内电池的温度，激发电池出现热失控现象。在过程中监测电池的电压变化、容纳腔内的温度变化以及气压变化。

由上述可知，加热组件可以主动激发电池的热失控，可以针对性研究电池热失控前、中、后的产气量和气体成分，研究电池热失控对环境和人员的影响，进而采取改进措施，提升了电池安全性研究的深度。

与此同时，电池热失控时处于密封仓内，有毒物质不会泄露到外部，避免污染环境或者伤害工作人员。

本实用新型实施例提供的电池热失控气体分析装置，通过加热组件主动激发电池出现热失控，不同于相关技术中对电池运行时产气情况分析以及电解液成分分析。分析研究电池的热失控，可以避免电池出现极端的安全事故，降低了对人员和环境的危害。

在一项实施例中，加热组件包括连通于容纳腔的气管。气管向容纳腔内传递高温空气，用于改变电池的温度状态。通过空气加热电池时，升温速率在0.5～5摄氏度/分钟，可以根据不同的热失控情况改变升温速率。

在另一项实施例中，加热组件包括设置在容纳腔内的电热元件以及连接于电热元件的接线柱7。

使用时，接线柱7向电热元件通入电流，通过控制电热元件的温度，可以激发电池出现热失控现象。通过电热元件加热电池时，电热元件的功率控制在300W～800W之间，可以根据不同的热失控情况改变升温速率。

电热元件可以是电热片、电阻丝等。

在另一项实施例中，加热组件包括接线柱7。

使用时，接线柱7连接于电池的正负极，通过过充电来激发电池的热失控，此时电流控制在0.1～400A之间，可以根据不同的热失控情况改变升温速率。

根据本实用新型的一个实施例，密封仓1上构造有连通于容纳腔的第一开口和第二开口，第一开口处连接有第一密封法兰8，第二开口处连接有第二密封法兰9。

第一密封法兰8可拆卸连接于第一开口，第二密封法兰9可拆卸连接于第二开口，电池可以从第一开口或者第二开口处放入容纳腔内。

电压传感器、温度传感器以及气压传感器5连接于第一密封法兰8，第一密封法兰8上还设置有与电压传感器、温度传感器以及气压传感器5电信号连接的接线柱7。

第二密封法兰9上设置有气体取样口10，气体取样口10连通于气体分析组件。

本实用新型实施例提供的电池热失控气体分析装置，热失控时产生大量的气体，需要对产气量以及气体成分进行分析。

在一项实施例中，气体分析组件包括储气罐和电磁阀，储气罐连通于密封仓1的容纳腔，用于收集热失控时容纳腔内的气体。电磁阀设置在容纳腔和储气罐之间，可以控制通气管路的通断。

使用时，主动激发电池出现热失控，储气罐收集容纳腔内的气体。可以将储气罐内的气体通入气体成分分析装置，进一步分析气体的组成，研究气体的毒性。

在另一项实施例中，气体分析组件还包括气相色谱分析装置或者气相质谱分析装置。

使用时，将容纳腔内的气体收集至储气罐，储气罐连通于气相色谱分析装置或者气相质谱分析装置，可以直接对热失控时产生的气体进行分析。

根据本实用新型的一个实施例，储气罐的数量为多个，每个储气罐与容纳腔之间均设置有电磁阀，每个电磁阀独立工作。

使用时，主动激发电池出现热失控，控制电磁阀的打开顺序，不同的储气罐可以获取电池热失控不同时间点或特征点的气体，可以分析电池热失控在不同阶段的产气情况。

本实用新型实施例中特征点包括温度变化特征点、压力变化特征点等。

分析不同储气罐内的气体量以及气体成分，可以完整反馈电池热失控前、中、后的产气情况，有助于研究电池热失控的机理。

根据本实用新型的一个实施例，电池热失控气体分析装置还包括真空组件，真空组件用于将容纳腔和储气罐抽真空。

使用时，在主动激发电池热失控前，通过真空组件将容纳腔和储气罐抽成真空状态，可以减少环境气体对产出气体的干扰。

在另一项实施例中，电池热失控气体分析装置还包括惰性气体吹气组件，惰性气体吹气组件用于向容纳腔和储气罐内吹入惰性气体。

使用时，在主动激发电池热失控前，向容纳腔和储气罐内吹入惰性气体，惰性气体将原有空气排出，减少了环境气体对热失控时产出气体的干扰。

本实用新型实施例提供的电池热失控气体分析装置，通过检测容纳腔内的气压变化和温度变化，可以计算出电池热失控时的产气量。通过气体分析组件，可以分析产出气体的成分。部分气体的毒性较大或者对电池的影响较大，需要针对性分析。

根据本实用新型的一个实施例，电池热失控气体分析装置还包括特征气体传感器，特征气体传感器设置在容纳腔内，用于检测特定气体的浓度。

使用时，特征气体传感器可以检测电池热失控产出的特征气体，及时反馈特征气体的浓度等信息，有助于分析电池热失控时的气体情况。

综上所述，本实用新型实施例提供的电池热失控气体分析装置，密封仓内构造有用于放置电池的容纳腔，容纳腔内设置有电压传感器、温度传感器以及气压传感器。电池放置在容纳腔内之后，通过加热组件改变电池的温度状态，主动激发电池出现热失控。电池位于密封的容纳腔内，容纳腔内的气体状态可以通过传感器获知，通过理想气体方程可以计算出电池热失控时的产气量，还可以通过气体分析组件对电池热失控前、中、后整个过程的气体成分进行分析，有助于研究电池热失控的机理，提升了电池的安全性。与此同时，电池热失控时处于密封仓内，有毒物质不会泄露到外部，避免污染环境或者伤害工作人员。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池热失控气体分析装置，其特征在于，包括：

密封仓，其内部构造有用于放置电池的容纳腔；

加热组件，所述加热组件用于改变所述电池的温度状态；

电压传感器，设置于所述容纳腔内；

温度传感器，设置于所述容纳腔内；

气压传感器，设置于所述容纳腔内；

气体分析组件，通过管路连通于所述容纳腔。

2.根据权利要求1所述的电池热失控气体分析装置，其特征在于，所述气体分析组件包括连通于所述容纳腔的储气罐以及设置于所述储气罐和所述容纳腔之间的电磁阀。

3.根据权利要求2所述的电池热失控气体分析装置，其特征在于，所述气体分析组件还包括气相色谱分析装置或气相质谱分析装置。

4.根据权利要求2所述的电池热失控气体分析装置，其特征在于，所述储气罐的数量为多个，每个所述储气罐与所述容纳腔之间均设置有所述电磁阀，多个所述储气罐适于收集不同时间点或特征点的气体。

5.根据权利要求2所述的电池热失控气体分析装置，其特征在于，还包括真空组件，所述真空组件适于将所述容纳腔和所述储气罐抽真空。

6.根据权利要求2所述的电池热失控气体分析装置，其特征在于，还包括惰性气体吹气组件，所述惰性气体吹气组件适于向所述容纳腔和所述储气罐内吹入惰性气体。

7.根据权利要求1所述的电池热失控气体分析装置，其特征在于，还包括特征气体传感器，所述特征气体传感器设置于所述容纳腔内。

8.根据权利要求1所述的电池热失控气体分析装置，其特征在于，所述密封仓上构造有连通于所述容纳腔的第一开口和第二开口，所述第一开口连接有第一密封法兰，所述第二开口连接有第二密封法兰；

所述电压传感器、所述气压传感器以及所述温度传感器连接于所述第一密封法兰；

所述第二密封法兰上构造有气体取样口，所述气体取样口连通于所述气体分析组件。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电池热失控气体分析装置，其特征在于，所述加热组件包括连通于所述容纳腔的气管，所述气管适于向所述容纳腔内传递高温气体。

10.根据权利要求1-8任一项所述的电池热失控气体分析装置，其特征在于，所述加热组件包括设置于所述容纳腔内的电热元件以及连接于所述电热元件的接线柱。

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