(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210553545.X (22)申请日 2022.05.20 (71)申请人 山东科技大 学 地址 266590 山东省青岛市黄岛区前湾港 路579号 (72)发明人 张琦　周刚　孔阳　李润之　陈旭　 李玉莹　刘洋　杨思琪　马雨　 (74)专利代理 机构 重庆天成卓越专利代理事务 所(普通合伙) 50240 专利代理师 谭小容 (51)Int.Cl. G01R 31/389(2019.01) G01R 31/385(2019.01) G01R 31/378(2019.01) G01N 30/72(2006.01)G01N 30/02(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01D 21/02(2006.01) H01M 10/42(2006.01) H01M 10/44(2006.01) H01M 10/615(2014.01) (54)发明名称 多因素耦合刺激的锂电池热失控实验 装置 (57)摘要 本发明公开了一种多因素耦合刺激的锂电 池热失控实验装置， 包括热失控封闭实验罐、 高 压配气系统、 锂电池夹持装置、 外部刺激施加装 置、 热施加装置、 多阶段气体收集系统、 数据采集 系统和总控柜； 锂电池夹持装置包括锂电池夹持 仓， 在锂电池夹持仓内嵌入安装有上、 下、 前、 后 四个虎钳夹， 所述虎钳夹内穿设有电池短路及充 放电连接线； 外部刺激施加装置安装在热失控封 闭实验罐内并正对锂电池夹持装置； 热施加装置 包括可旋转盘、 热辐射盘、 加热保温装置和柔性 保温膜； 能用于研究多因素耦合作用下锂电池的 热失控规律， 提供的绝热实验环 境能使实验结果 更加真实有效。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114966446 A 2022.08.30 CN 114966446 A 1.一种多因素耦合刺激的锂电池热失控实验系统， 其特征在于： 包括热失控封闭实验 罐(11)、 高压配气系统、 锂电池夹持装置、 外部刺激施加装置、 热施加装置、 多阶段气体收集 系统、 数据采集系统和总控柜(28)； 所述高压配气装置包括真空泵(3)、 高压气瓶(1)， 所述真空泵(3)、 高压气瓶(1)分别通 过管路与热失控封闭实验罐(11)相连， 在高压气瓶的管路上设置有进气开关(4)和高压气 表， 在真空泵(3)的管路上设置有抽气开关(5)； 所述锂电池夹持装置包括固定安装在热失控封闭实验罐(11)内的锂电池夹持仓(35)， 所述锂电池夹持仓(35)内开有左右贯通的方孔， 在锂电池夹持仓(35)内嵌入安装有 上、 下、 前、 后四个虎钳夹(29)， 四个虎钳夹(29)共同用于夹持固定锂电池， 所述虎钳夹(29)内穿设 有电池短路及充放电连接线(27)； 所述外部刺激施加装置安装在热失控封闭实验罐(11)内并正对锂电池夹持装置， 包括 从左到右依次水平相连的液压支柱(23)、 衔接杆(24)和 外接实验装置， 所述外接实验装置 包括挤压头(33)、 针刺头(34)， 所述外接实验装置采用择一方式与衔接杆(24)实现可拆卸 连接， 所述液压支 柱(23)能推动外 接实验装置水平 移动从而对 锂电池施加外 部刺激； 所述热施加装置包括可旋转盘(32)、 热辐射盘(31)、 加热保温装置(30)和柔性保温膜 (26)， 加热保温装置(30)安装于锂电池夹持仓(35)的方孔四周， 柔性保温膜(26)紧密覆盖 于锂电池夹持仓(35)左侧， 可旋转盘(32)安装于锂电池夹持仓(35)右侧， 热辐射盘(31)偏 心设置在可旋转盘(32)上， 所述可旋转盘(32)能转动使 得热辐射盘(31)正对锂电池夹持仓 (35)进行加热， 或者热辐射盘(31)错开锂电池夹持仓(35)后可旋转盘(32)作为外部刺激施 加锂电池时的刚性受力面； 所述多阶段气体收集系统包括至少三个设置在热失控封闭实验罐(11)外的气体收集 容器(10)， 每个气体收集容器(10)通过管路与热失控封闭实验罐(11)相通， 在该管路上单 独配备有控制阀(2 2)； 所述数据采集系统包括气体射流压力传感器(6)、 电池表面温度传感器(7)和夹持仓温 度传感器(14)， 电池表面温度传感器(7)配备有柔 性探头(25)用于贴附在锂电池表面。 2.根据权利要求1所述的多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装置， 其特征在于： 所述 热失控封闭实验罐是由五面304不锈钢板及一面高强度透明钢化 玻璃板封闭连接而成的矩 形腔， 在高强度透明钢化玻璃上开设有平 移门(9)。 3.根据权利要求2所述的多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装置， 其特征在于： 所述 气体收集容器(10)共五个， 从左到右依次间隔设置在热失控封闭实验罐(11)顶部， 气体收 集容器(10)配备的控制阀(2 2)为电磁阀。 4.根据权利要求3所述的多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装置， 其特征在于： 所述 加热保温装置(30)共八块， 锂电池夹持仓(35)的方孔的每个侧壁上安装有两块加热保温装 置(30)， 且分别位于每 个虎钳夹(2 9)的两侧。 5.根据权利要求3所述的多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装置， 其特征在于： 所述 可旋转盘(32)的转动角度为180 °。 6.根据权利要求3所述的多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装置， 其特征在于： 所述 高压气瓶(1)的瓶口位置处安装有减压阀(2)， 热失控封闭实验 罐(11)的顶部安装有真空压 力表(8)， 所述外 接实验装置与衔接杆(24)通过螺纹实现可拆卸连接 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114966446 A 2多因素耦合刺激的锂电池热失控实验装 置 技术领域 [0001]本发明涉及汽车锂电池安全技术领域， 具体涉及 一种多因素耦合刺激的锂电池热 失控实验 装置。 背景技术 [0002]锂电池热失控， 是指锂电池内部产热远高于散热速率， 在锂电池的内部积攒了大 量的热量， 从而引起了锂电池的热反应失控的现象， 热失控可能导致喷射火、 火灾甚至爆 炸 的发生。 [0003]锂电池热失控的过程中， 锂电池会产生一些可燃气体， 甚至是一些有毒气体， 像硫 化氢、 氟化氢， 对人造成损伤和危害， 严重可能会引发火灾爆炸， 造成非常大 的人员伤亡与 财产损失。 而在日常生活中， 锂电池的热失控通常不是由单一因素引起的， 而 是由于多因素 耦合刺激下造成的， 因此进行锂电池多因素耦合刺激实验对了解电池热失控的机理， 减少 事故的发生具有十分重要的作用。 [0004]现有的实验装置多为单一刺激施加装置， 且现有的加热装置大多不能实现绝热环 境， 同时气 体分析只关注热失控之后的气 体组分， 而随着电池使用环境的复杂化， 锂电池发 生热失控时的条件更加多元。 这使得多因素耦合刺激下 的锂电池热失控特性研究、 热失控 全过程的气体风险动态分析的需求更加突出， 而现有的设备均无法实现。 发明内容 [0005]本发明旨在 提供一种锂电池热失控实验装置， 能用于研究多因素耦合作用下锂电 池的热失控规律， 能对热失控全过程进行多阶段气体全周期动态风险分析， 提供 的绝热实 验环境能使实验结果更加真实有效。 [0006]为此， 本发明所采用的技术方案为： 一种多因素耦合刺激 的锂电池热失控实验装 置， 包括热失控封闭实验 罐、 高压配气系统、 锂电池夹持装置、 外部刺激施加装置、 热施加装 置、 多阶段气体收集系统、 数据采集系统和总控柜； [0007]所述高压配气装置包括真空泵、 高压气瓶， 所述真空泵、 高压气瓶分别通过管路与 热失控封闭实验罐相连， 在高压气瓶的管路上设置有进气开关和高压气表， 在真空泵的管 路上设置有抽气开关； [0008]所述锂电池夹持装置包括固定安装在热失控封闭实验罐内的锂电池夹持仓， 所述 锂电池夹持仓内开有左右贯通的方孔， 在锂电池夹持仓内嵌入安装有上、 下、 前、 后四个虎 钳夹， 四个虎钳夹共同用于夹持固定锂电池， 所述虎钳夹内穿设有电池短路及充放电连接 线； [0009]所述外部刺激施加装置安装在热失控封闭实验罐内并正对锂电池夹持装置， 包括 从左到右依 次水平相连的液压支柱、 衔接杆和外接实验装置， 所述外接实验装置包括挤压 头、 针刺头， 所述外接实验装置采用择一方式与衔接杆实现可拆卸连接， 所述液压支柱能推 动外接实验装置水平 移动从而对 锂电池施加外 部刺激；说　明　书 1/5 页 3 CN 114966446 A 3