CN207217705U - 一种锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置，包括绝热量热仪、内阻仪和数据记录仪，绝热量热仪内部设有安装电池的腔体，内阻仪的输出端通过数据线连接数据记录仪；腔体内安装电池的状态下，内阻仪的测试端通过导线连接腔体内的电池。通过该检测装置，可实现对电池热失控测试过程中电压和电阻数据的原位获取，为电池热安全机理分析提供更为可靠的数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电池测试技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置。
背景技术
锂离子电池具有比能量高、工作电压高、无记忆效应、循环寿命长、环境污染小等优点。随着锂离子电池的广泛应用，电池的安全性受到了越来越多的关注。锂离子电池电解液一般为易燃有机物，电池滥用时会产生大量热使电池温度升高，可能会导致正负极材料或电解液内部发生热分解反应。当电池散热速度小于产热速度时，就有可能导致电池热失控、***等安全性问题。对于大容量、高功率的大型锂离子电池组，安全性问题则更为突出，所以提升电池的安全性是目前急需解决的问题。但想解决电池安全问题，首先我们必须了解电池的失效过程和失效机理，只有了解清楚这些，才能有针对性的提出改善措施。现在锂电池生产企业都是通过模拟电池热失控测试来评判电池的安全性能，这样我们就可以在测试过程中分析电池的热失控过程和机理。
绝热量热仪(ARC)又称加速绝热量热仪，该仪器能通过控制温度与样品温度同步，能够模拟电池内部热量来不及散失时放热反应过程中的热特性，从而了解电池的真实工作情况。ARC具有灵敏度高、热惰性小等优点，可以获得样品测试过程中起始放热温度、温升速率、最高温度等数据，对研究电池热失控机理非常有利。但ARC不能直接获得电池电压和电阻数据，然而我们在研究电池热失控机理时需要通过分析电池电压和电阻变化情况来判断电池内部短路情况，因此，获得热失控过程中电池电压和电阻数据是非常有必要的。
实用新型内容
基于背景技术存在的技术问题，本实用新型提出了一种锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置。
本实用新型提出的一种锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置，包括绝热量热仪、内阻仪和数据记录仪，绝热量热仪内部设有安装电池的腔体，内阻仪的输出端通过数据线连接数据记录仪；腔体内安装电池的状态下，内阻仪的测试端通过导线连接腔体内的电池。
优选地，绝热量热仪的腔体壁上有穿线孔，安装在绝热量热仪腔体内的电池通过导线与内阻仪的测试端连接。
优选地，数据记录仪包括显示单元。
优选地，数据记录仪采用电脑。
本实用新型提出的一种锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置，为了研究电池热失控过程和失效机理，将待测电池放在绝热量热仪中测试其热失控情况，把内阻仪的检测端通过导线直接与电池连接来监测电池测试过程中电压和电阻变化情况，用数据记录仪通过数据线实时记录内阻仪获得的电池电压和电阻数据，整套装置可实现锂离子电池热失控测试过程中电压和电阻变化原位监测，为电池热失控机理分析提供更为可靠的数据。
附图说明
图1为本实用新型提出的锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置连接示意图；
图2是本实施例的锂离子电池热失控温度曲线图；
图3是本实施例的锂离子电池热失控过程中电压电阻变化曲线图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型提出的一种锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置，包括绝热量热仪1、内阻仪4和数据记录仪6。绝热量热仪1内部设有安装电池2的腔体；腔体内安装电池的状态下，内阻仪4的测试端通过导线3连接腔体内的电池2用于检测电池2测试过程中电压和电阻的变化情况。
内阻仪4的输出端通过数据线5连接数据记录仪6，以便数据记录仪6获取内阻仪4检测到的电池2的电压和电阻并实时记录，从而获得电池2的电压和电阻的变化数据。本实施方式中，绝热量热仪1的腔体壁上有穿线孔，安装在绝热量热仪1腔体内的电池直接通过导线3与内阻仪4的测试端连接，这样就可以避免其它中转连接带来的接触电阻影响，以提高测量精度。
本实施方式中，数据记录仪6包括显示单元，具体地，数据记录仪6采用电脑。
本实施方式中，为了解决ARC不能获得电池电压和电阻数据的问题，采用内阻仪来直接测试电池电压和电阻。电池热失控测试一般周期较长，可能需要2-3天，所以如果要获得电池电压和电阻的连续变化过程就必须实现数据的实时监测，因此，将内阻仪通过数据线与数据记录仪连接，通过数据记录仪直接监控测得数据，以实现电池热失控测试过程中电压和电阻变化的原位监测。
可见，通过该检测装置，可实现对电池热失控测试过程中电压和电阻数据的原位获取，为电池热安全机理分析提供更为可靠的数据。
以下结合钴酸锂电池的测试情况对以上监测装置的具体操作进行阐述。
参照图2，其是绝热量热仪测试得到的电池热失控过程中温度随时间的变化曲线，从图中可以看出，电池在84.7℃进入自放热阶段，因此电池的自放热起始温度Tonset为84.7℃。随后绝热量热仪不再对电池进行加热，电池温度升高都是由于电池内部反应产热引起，当电池温度升高到153℃时，电池迅速升温直至发生热失控，因此电池的热失控温度TTR为153℃，电池热失控后的最大温升Tmax为289℃。
图3是电池热失控过程中电压电阻的变化情况。从图中可以看出，电池温度达到140℃左右时，电池电压快速下降，电池电阻快速升高，说明在此温度情况下，电池内部反应剧烈并产气，产气后导致电池内部极片之间距离增大，界面变差，且电池产气消耗电解液，这些都会导致电池电阻快速升高。由于产气影响，微气泡可能会导致极片内部局部断路，另外，负极端消耗锂离子等反应，这些因素都会导致电压快速下降，待电池反应平衡后，电压稍有恢复。电池热失控前，由于内部短路发生，电池电阻下降，电压也开始下降，电池热失控后电压直接降为0V。本实用新型提供了一套原位监测电池热失控测试过程中电压和电阻变化的装置，通过以上实施例对电池进行热失控实验，证明了该装置的可使用性和合理性。因此，本装置在研究锂离子电池热失控机理领域具有很大的应用前景。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置，其特征在于，包括绝热量热仪(1)、内阻仪(4)和数据记录仪(6)，绝热量热仪(1)内部设有安装电池(2)的腔体，内阻仪(4)的输出端通过数据线(5)连接数据记录仪；腔体内安装电池的状态下，内阻仪(4)的测试端通过导线(3)连接腔体内的电池。
2.如权利要求1所述的锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置，其特征在于，绝热量热仪(1)的腔体壁上设有穿线孔，安装在绝热量热仪(1)腔体内的电池(2)通过导线(3)与内阻仪(4)的测试端连接。
3.如权利要求1或2所述的锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置，其特征在于，数据记录仪(6)包括显示单元。
4.如权利要求3所述的锂离子电池电压和电阻变化原位监测装置，其特征在于，数据记录仪(6)采用电脑。
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| CN111855736A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-10-30 | 同济大学 | 一种电卡性能测试*** |
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