本技術(shù)涉及鋰電池?zé)崾Э丶鞍踩?，具體涉及一種多功能鋰電池?zé)釀?dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

1、在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的時(shí)代背景下，鋰離子電池以其工作電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶性等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域，是新能源革命中電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的主要載體。而鋰離子電池在過(guò)熱、過(guò)充、碰撞等條件下會(huì)自發(fā)反應(yīng)產(chǎn)熱，導(dǎo)致熱失控，甚至出現(xiàn)燃爆現(xiàn)象。實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用中，鋰離子電池以陣列成組的形式出現(xiàn)，單顆電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的能量會(huì)向周圍擴(kuò)散，有可能引發(fā)相鄰電池出現(xiàn)熱失控連鎖反應(yīng)，造成更嚴(yán)重的火災(zāi)后果。因此，開展鋰離子電池?zé)崾Э貍鞑ヒ?guī)律及其抑制方法研究，掌握鋰離子電池組熱失控的行為特征及危險(xiǎn)性參數(shù)，確定熱失控傳播關(guān)鍵因素，揭示鋰離子電池?zé)崾Э貍鞑ヒ?guī)律，選取合適阻隔抑制手段，降低電池組熱失控傳播火災(zāi)危險(xiǎn)性，對(duì)推動(dòng)儲(chǔ)能安全可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、現(xiàn)有對(duì)鋰電池?zé)釀?dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)研究匱乏，導(dǎo)致不能夠準(zhǔn)確的模擬鋰電池?zé)崾Э氐倪^(guò)程，大多數(shù)的鋰離子電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)研究是針對(duì)單個(gè)鋰電池，多為加熱使鋰電池失控刺激方式單一，且對(duì)熱失控產(chǎn)生的氣體分析過(guò)程繁瑣易產(chǎn)生誤差。同時(shí)在不同氣體環(huán)境下鋰電池?zé)崾Э貍鞑ミ^(guò)程產(chǎn)熱傳熱特性實(shí)驗(yàn)、抑制熱失控傳播實(shí)驗(yàn)，以及熱失控過(guò)程電解液泄露特性實(shí)驗(yàn)均沒(méi)有對(duì)應(yīng)的裝置支持，且在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一些鋰電池?zé)崾Э睾笪窗l(fā)生燃燒現(xiàn)象，難以掌握鋰離子電池?zé)崾Э貍鞑ヒ?guī)律，就無(wú)法評(píng)估鋰電池在多種環(huán)境下熱失控過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素和不同阻隔材料對(duì)熱失控傳播的抑制效果，不能為鋰電池安全技術(shù)的發(fā)展提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3、基于此，有必要設(shè)計(jì)一種多功能鋰電池?zé)釀?dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置為鋰電池實(shí)驗(yàn)提供支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本實(shí)用新型提供了一種多功能鋰電池?zé)釀?dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，以解決現(xiàn)的鋰電池?zé)釀?dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)綜合性能測(cè)試，以及無(wú)法滿足批量電芯測(cè)試等問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種多功能鋰電池?zé)釀?dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其包括具有密閉內(nèi)部空間的電芯壓力容器；

3、所述壓力容器內(nèi)設(shè)有電池稱重臺(tái)、電解液稱重臺(tái)、電池放置架和針刺機(jī)構(gòu)，所述電池放置架安置在所述電池稱重臺(tái)上，所述電池放置架設(shè)有可放置多個(gè)待測(cè)電芯的電池安放區(qū)，所述電池安放區(qū)設(shè)有電芯加熱片，所述電池安放區(qū)的下方設(shè)有安置在所述電解液稱重臺(tái)上的用于收集電解液的石英玻璃槽，所述針刺機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述電池放置架的側(cè)面；所述針刺機(jī)構(gòu)包括液壓支柱、銜接桿和針刺頭，所述針刺頭朝向所述電池安放區(qū)并通過(guò)所述銜接桿與所述液壓支柱的輸出端連接，所述針刺頭內(nèi)設(shè)有測(cè)溫?zé)犭娕?；所述電池放置架上位于所述電池安放區(qū)的上方設(shè)有射流火總溫傳感器和射流火總熱傳感器；

4、所述壓力容器上設(shè)有若干外部接口，所述外部接口包括抽真空接口、充氮?dú)饨涌?、氣體監(jiān)測(cè)接口和電火花接口，所述抽真空接口通過(guò)管道連接有抽氣泵，所述充氮?dú)饨涌谕ㄟ^(guò)管道連接有供氮源，所述氣體監(jiān)測(cè)接口通過(guò)管道連接有傅里葉氣體監(jiān)測(cè)儀，所述壓力容器內(nèi)設(shè)有點(diǎn)火電極，所述點(diǎn)火電極的導(dǎo)線通過(guò)所述電火花接口與位于所述壓力容器外部的電火花發(fā)生器連接；

5、所述壓力容器安裝有對(duì)內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)的壓力傳感器和電化學(xué)氧傳感器；所述壓力容器開設(shè)觀測(cè)窗，所述觀測(cè)窗的外側(cè)安裝有攝像機(jī)，所述攝像機(jī)透過(guò)所述觀測(cè)窗用于對(duì)所述電芯壓力容器的內(nèi)部空間進(jìn)行圖像采樣。

6、作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述電池放置架包括自下至上依次設(shè)置的底板、中部鏤空板和上部鏤空板，所述底板、中部鏤空板和上部鏤空板通過(guò)多根立桿連接，所述電池放置架通過(guò)所述根立桿的下端安置于所述電池稱重臺(tái)上，所述底板和所述中部鏤空板之間為所述電池安放區(qū)，所述石英玻璃槽設(shè)置在所述底板的下方，所述中部鏤空板和所述上部鏤空板之間設(shè)有射流火總溫傳感器安裝板，所述射流火總溫傳感器安裝板用于安裝射流火總溫傳感器，所述上部鏤空板的鏤空區(qū)域設(shè)有射流火總熱傳感器安裝板，所述射流火總熱傳感器安裝板用于安裝射流火總熱傳感器。

7、作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述立桿為螺紋桿，所述底板、中部鏤空板和上部鏤空板在所述螺紋桿上的安裝高度均可調(diào)，所述螺紋桿上配設(shè)有用于高度調(diào)節(jié)的螺母。

8、作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述針刺機(jī)構(gòu)還包括橫向設(shè)置的導(dǎo)軌，所述液壓支柱可橫向滑動(dòng)地設(shè)置在所述導(dǎo)軌上，所述液壓支柱沿所述導(dǎo)軌橫向滑動(dòng)以用于調(diào)節(jié)所述針刺頭的位置。

9、作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述壓力容器的外部還設(shè)有充放電裝置，所述充放電裝置通過(guò)導(dǎo)線延伸到所述壓力容器內(nèi)，所述充放電裝置用于對(duì)所述電池安放區(qū)放置的電芯進(jìn)行充放電作業(yè)。

10、作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述壓力傳感器通過(guò)連接管設(shè)置在所述壓力容器上，所述連接管上于所述壓力容器與所述壓力傳感器之間設(shè)有閥門。

11、作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述外部接口還包括位于所述壓力容器的頂部的滅火劑接口，所述滅火劑接口用于連接滅火器。

12、作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述外部接口還包括預(yù)留氣體接口。

13、作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述壓力容器的頂部還設(shè)有防爆風(fēng)扇和照明燈具。

14、作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括相互通訊連接的計(jì)算機(jī)和plc，所述攝像機(jī)與所述計(jì)算機(jī)電性連接，所述電池稱重臺(tái)、電解液稱重臺(tái)、測(cè)溫?zé)犭娕肌毫鞲衅鳌㈦娀瘜W(xué)氧傳感器、射流火總溫傳感器和射流火總熱傳感器電性連接。

15、本實(shí)用新型的多功能鋰電池?zé)釀?dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，采用上述技術(shù)方案，可以達(dá)到如下有益效果：

16、(1)該實(shí)驗(yàn)裝置一體多用，功能靈活，組裝多樣化，適用范圍廣且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，空間布置緊湊，試驗(yàn)方法操作簡(jiǎn)單。

17、(2)本實(shí)用新型采用電芯壓力容器通過(guò)與抽真空接口、充氮?dú)饨涌诮Y(jié)合，可模擬不同壓力和氣體環(huán)境，通過(guò)外部刺激施加裝置實(shí)現(xiàn)多種熱失控觸發(fā)模式，以便研究多因素耦合作用下鋰電池的熱失控規(guī)律以及不同壓力和氣體環(huán)境對(duì)熱失控的影響，能更加準(zhǔn)確的模擬熱失控過(guò)程，為鋰電池安全技術(shù)提供可靠依據(jù)依據(jù)。

18、(3)本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)多種熱失控觸發(fā)模式，能根據(jù)不同需求調(diào)節(jié)熱失控觸發(fā)位置，并在針刺裝置的針刺頭內(nèi)部安裝熱電偶，測(cè)量電池內(nèi)部溫度變化。且設(shè)計(jì)電解液收集裝置，收集并實(shí)時(shí)測(cè)量熱失控泄露的電解液，有利于分析電池?zé)崾Э剡^(guò)程漏液特性。

19、(4)本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)電池?zé)崾Э剡^(guò)程中的氣體在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)傅里葉氣體監(jiān)測(cè)儀與艙體的連接，實(shí)時(shí)分析熱失控過(guò)程氣體變化，無(wú)需對(duì)氣體進(jìn)行采集分析，能極大減少誤差產(chǎn)生。

20、(5)本實(shí)用新型充分考慮了鋰電池排列的實(shí)驗(yàn)需求，可根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)設(shè)定調(diào)整電池間距，有利于模擬不同實(shí)際情況對(duì)電池?zé)崾Э貍鞑ミ^(guò)程的影響。同時(shí)設(shè)置的綜合臺(tái)架可根據(jù)射流火噴射高度調(diào)節(jié)電池與傳感器之間間距，極大程度減小了環(huán)境和傳感器安裝位置對(duì)測(cè)試的誤差，具有高度靈活可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。

21、(6)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的點(diǎn)火電極，可以根據(jù)需求從不同位置實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，彌補(bǔ)傳統(tǒng)裝置在電池?zé)崾Э睾笪慈紵牟蛔悖欣谘芯侩姵責(zé)崾Э禺a(chǎn)熱傳熱特性，為搭建三維傳熱耦合電池?zé)崾Э財(cái)?shù)值模型提供依據(jù)。

22、(7)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有滅火劑接口，極大提高實(shí)驗(yàn)安全性，且可用于評(píng)估不同滅火劑對(duì)鋰電池火災(zāi)的滅火效果，從而為實(shí)際的電池起火救援提供幫助。