阅读说明：本技术 电池热失控实验夹具 (Battery thermal runaway experiment clamp ) 是由 陶泽源 黄文雪 曹明伟 童邦 郑楠 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电池热失控实验夹具,涉及锂电池技术领域,包括夹板、针刺孔、收集平台、盖板、第二温度传感器；两个夹板的内侧相对；其中一个夹板上设有针刺孔,针刺孔贯穿在夹板的外侧面与内侧面之间；每个夹板的顶部固定连接有一个收集平台,两个收集平台分别向两个夹板的外侧延伸；盖板的材质和厚度模拟电池包的箱盖,盖板位于收集平台的上方并与收集平台之间留有间隙；多个第二温度传感器分别安装在两个收集平台的顶面以及盖板的底面的喷发物区域。本发明的优点在于：能够收集电芯发生热失控后的喷发物以及喷发物的温度,以进行仿真模型验证。(The invention discloses a thermal runaway experiment clamp for a battery, which relates to the technical field of lithium batteries and comprises a clamping plate, a needle punching hole, a collecting platform, a cover plate and a second temperature sensor; the inner sides of the two clamping plates are opposite; one of the clamping plates is provided with a needle-punched hole which penetrates between the outer side surface and the inner side surface of the clamping plate; the top of each clamping plate is fixedly connected with a collecting platform, and the two collecting platforms respectively extend towards the outer sides of the two clamping plates; the material and thickness of the cover plate simulate the box cover of the battery pack, and the cover plate is positioned above the collecting platform and has a gap with the collecting platform; the second temperature sensors are respectively arranged on the hair spray areas on the top surfaces of the two collecting platforms and the bottom surface of the cover plate. The invention has the advantages that: the device can collect eruptions generated after thermal runaway of the battery core and the temperature of the eruptions so as to carry out simulation model verification.)

电池热失控实验夹具

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种电池热失控实验夹具。

背景技术

目前发展新能源动力电池是大势所趋，锂电池向更高的能量密度方向前进，伴随着越来越高的安全风险，急需建立提高其安全性的研究，其中的关键问题是动力电池热失控研究，为研究动力电池发生热失控内在机理和外在表现，现需一种能够固定、加热、针刺电芯以及收集电芯发生热失控后的喷发物和喷发物的温度的实验夹具。

专利CN212337945U公开了一种电池热失控测试装置，包括容器、工装、针刺底座和动力机构，工装设在容器内，用于固定待测试的若干个电池；针刺底座上固定安装有钢针；动力机构用于推动针刺底座；容器的侧壁开有与钢针相匹配的通孔。现有的电池热失控测试装置的缺点包括：不能收集电芯发生热失控后的喷发物以及喷发物的温度，以进行仿真模型验证；不能实现多种工况下的电芯或模组的热失控实验；不能适应不同的电芯或模组的尺寸。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够收集电芯发生热失控后的喷发物以及喷发物的温度，以进行仿真模型验证的电池热失控实验夹具。

本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：电池热失控实验夹具，包括夹板(1)、针刺孔(2)、收集平台(5)、盖板(6)、第二温度传感器(10)；两个夹板(1)的内侧相对；其中一个夹板(1)上设有针刺孔(2)，所述针刺孔(2)贯穿在所述夹板(1)的外侧面与内侧面之间；每个夹板(1)的顶部固定连接有一个收集平台(5)，两个收集平台(5)分别向两个夹板(1)的外侧延伸；所述盖板(6)的材质和厚度模拟电池包的箱盖，所述盖板(6)位于所述收集平台(5)的上方并与所述收集平台(5)之间留有间隙；多个第二温度传感器(10)分别安装在两个收集平台(5)的顶面以及所述盖板(6)的底面的喷发物区域。将电芯或模组固定在两个夹板之间，利用钢针穿过针刺孔可以进行针刺热失控实验，盖板模拟电池包的箱盖，两个收集平台能够收集电芯的喷发物，第二温度传感器能够收集喷发物的温度，通过分析喷发物的成分和温度，可以了解电池包内部电芯发生热失控时箱盖的薄弱环节，实现模拟箱盖对流换热标定，并可以进行多相流仿真验证和高速热流体仿真技术验证。

作为优化的技术方案，该电池热失控实验夹具还包括加热机构(8)、第一温度传感器(9)，所述加热机构(8)、第一温度传感器(9)均安装在两个夹板(1)之间。加热机构和第一温度传感器可以加热电芯或模组并控制加热温度，实现多种工况下电芯或模组的热失控实验。

作为优化的技术方案，该电池热失控实验夹具还包括第三温度传感器(11)，所述第三温度传感器(11)安装在所述盖板(6)的顶面。第三温度传感器能够收集盖板外侧的温度，实现对电池包箱盖和隔热层的隔热性能验证。

作为优化的技术方案，两个夹板(1)的内侧、所述收集平台(5)的顶面以及所述盖板(6)的底面分别设有隔热层。

作为优化的技术方案，所述夹板(1)与两个收集平台(5)分别通过螺栓固定连接。

作为优化的技术方案，两个夹板(1)之间的距离能够调节。通过调节两个夹板之间的距离，可以适应不同的电芯或模组的尺寸。

作为优化的技术方案，该电池热失控实验夹具还包括螺杆(3)、螺母(4)；所述螺杆(3)分为两组，分别位于靠近所述夹板(1)的两侧边缘处，每组包括至少一个螺杆(3)，各螺杆(3)均穿过两块夹板(1)并与两块夹板(1)滑动配合；各螺杆(3)位于两块夹板(1)外侧的部分上分别固定连接有螺母(4)。

作为优化的技术方案，两个收集平台(5)上分别设有第一连接孔(51)，所述第一连接孔(51)为腰型孔，所述第一连接孔(51)的长度方向垂直于所述夹板(1)；所述盖板(6)上设有第二连接孔(61)，两个收集平台(5)分别与所述盖板(6)通过穿过所述第一连接孔(51)和所述第二连接孔(61)的螺栓固定连接。

作为优化的技术方案，该电池热失控实验夹具还包括套管(7)，所述套管(7)套在位于所述收集平台(5)与所述盖板(6)之间的螺栓外圈。通过套管可以定位收集平台与盖板之间的距离。

作为优化的技术方案，该电池热失控实验夹具还包括垫片，所述垫片套在位于所述收集平台(5)与所述盖板(6)之间的螺栓外圈，所述垫片与所述套管(7)沿套在中间螺栓的轴向排列。方便调节收集平台与盖板之间的距离。

本发明的优点在于：

1、能够收集电芯发生热失控后的喷发物以及喷发物的温度，实现模拟箱盖对流换热标定，并可以进行多相流仿真验证和高速热流体仿真技术验证。

2、可以加热电芯或模组并控制加热温度，实现多种工况下电芯或模组的热失控实验。

3、能够收集盖板外侧的温度，实现对电池包箱盖和隔热层的隔热性能验证。

4、通过调节两个夹板之间的距离，可以适应不同的电芯或模组的尺寸。

5、结构简单，设计合理，在保证能达到实验目的的同时，最大程度简化了实验器材，节约了实验成本。

附图说明

图1是本发明实施例电池热失控实验夹具上安装有电芯的主视示意图。

图2是本发明实施例电池热失控实验夹具的右视示意图。

图3是本发明实施例电池热失控实验夹具的轴测示意图。

图4是本发明实施例收集平台的俯视示意图。

图5是本发明实施例盖板的俯视示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

如图1至图3所示，电池热失控实验夹具，包括夹板1、针刺孔2、螺杆3、螺母4、收集平台5、盖板6、套管7、加热机构8、第一温度传感器9、第二温度传感器10、第三温度传感器11。

夹板1采用钢板，两个夹板1的内侧相对；两个夹板1的内侧均设有隔热层(图未示)，所述隔热层采用2mm的气凝胶；其中一个夹板1上设有针刺孔2，针刺孔2贯穿在夹板1的外侧面与内侧面之间。

螺杆3分为两组，分别位于靠近夹板1的两侧边缘处，每组包括两个螺杆3，各螺杆3均穿过两块夹板1并与两块夹板1滑动配合；各螺杆3位于两块夹板1外侧的部分上分别固定连接有螺母4；通过螺杆3和螺母4，使两个夹板1之间的距离能够调节。

收集平台5采用钢板，每个夹板1的顶部固定连接有一个收集平台5，夹板1与两个收集平台5分别通过多个螺栓固定连接；两个收集平台5之间的距离与两个夹板1之间的距离相等，两个收集平台5分别向两个夹板1的外侧延伸；收集平台5的顶面设有隔热层(图未示)；参阅图4，两个收集平台5上分别设有第一连接孔51，每个收集平台5的前后两侧各设有一个第一连接孔51；第一连接孔51为腰型孔，第一连接孔51的长度方向垂直于夹板1。

盖板6采用钢板，盖板6的材质和厚度模拟电池包的箱盖；盖板6位于收集平台5的上方并与收集平台5之间留有间隙；盖板6的底面设有隔热层(图未示)；参阅图5，盖板6的四角处分别设有第二连接孔61，两个收集平台5分别与盖板6通过穿过第一连接孔51和第二连接孔61的螺栓固定连接。

套管7套在位于收集平台5与盖板6之间的螺栓外圈；该电池热失控实验夹具还包括垫片(图未示)，所述垫片套在位于收集平台5与盖板6之间的螺栓外圈，所述垫片与套管7沿套在中间螺栓的轴向排列。

加热机构8采用加热膜，加热机构8、第一温度传感器9均安装在两个夹板1之间，加热机构8和第一温度传感器9分别位于安装在两个夹板1之间的电芯12的两侧；多个第二温度传感器10分别安装在两个收集平台5的顶面以及盖板6的底面的喷发物区域；多个第三温度传感器11安装在盖板6的顶面。

本发明电池热失控实验夹具的工作原理为：通过调节两个夹板1之间的距离，可以适应不同的电芯或模组的尺寸；将电芯12放置在两个夹板1之间，旋紧螺母4使电芯12固定住，利用钢针穿过针刺孔2可以进行针刺热失控实验；加热机构8和第一温度传感器9可以加热电芯12并控制加热温度，实现多种工况下电芯12的热失控实验；盖板6模拟电池包的箱盖，电芯12的喷发物从两个收集平台5之间向上喷出，接触到盖板6后回落到两个收集平台5上，两个收集平台5能够收集电芯12的喷发物，第二温度传感器10能够收集喷发物的温度，通过分析喷发物的成分和温度，可以了解电池包内部电芯发生热失控时箱盖的薄弱环节，实现模拟箱盖对流换热标定，并可以进行多相流仿真验证和高速热流体仿真技术验证；第三温度传感器11能够收集盖板6外侧的温度，实现对电池包箱盖和隔热层的隔热性能验证；本发明电池热失控实验夹具解决了动力电池热失控实验电芯的固定、加热、温度采集、喷发物的收集等问题，使热失控实验有序推进。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。