电池内短路的测试装置及触发方法制造方法及图纸

一种电池内短路的测试装置，包括：电池、至少一形变元件及加热装置，所述形变元件设置在所述电池的内部，所述形变元件包括至少一形变部，所述形变部具有至少一尖端，所述形变元件具有一触发温度，当该形变元件的温度等于或高于该触发温度时，所述形变部向所述电池的隔膜所在的方向发生形变并使所述至少一尖端将所述隔膜刺穿，从而引发所述电池内短路，所述加热装置设置在所述电池外部与所述形变元件对应的位置，所述加热装置用于对所述电池进行定点局部加热，从而使所述形变元件的温度达到所述触发温度。本发明专利技术还提供了一种电池内短路的触发方法。

【技术实现步骤摘要】
电池内短路的测试装置及触发方法
本专利技术属于电池
，具体涉及一种电池内短路的测试装置及触发方法。
技术介绍
在能源危机与环境污染的双重压力下，汽车动力系统电动化逐渐成为未来汽车的技术发展主流。锂离子电池因其能量密度和循环寿命方面的优势，是电动汽车动力来源的主要选择之一。然而，锂离子动力电池的安全性事故偶有发生，锂离子动力电池的安全性问题将会威胁人民群众的生命财产安全，并阻碍电动汽车的大规模产业化。锂离子动力电池的多数安全问题都可以通过电气管理或温度管理等外部措施进行控制或缓解。当今多数电动汽车厂家都在自己的动力电池模块中应用了此类措施以提高安全性。然而，由内短路引起的热失控是所有安全问题中最为棘手难解的课题，造成内短路的成因很多，各种不同情况或原因可能引发不同程度的内短路和危险性，它并不能通过现有的电气管理或温度管理等外部措施进行有效的控制和缓解。而多数在电池正常使用过程中的安全问题都与内短路相关，不仅在电动汽车领域如此，在其他使用锂离子电池的领域也是如此，如数码产品、飞机等。目前，内短路的发现和预测依然是电池安全问题中的一个难点。许多标准中的内短路测试方法，如挤压、针刺、外短路等，由于会在测试过程中破坏电池的完整性，使电池发生严重的损毁，从而与实际使用过程发生的内短路具有根本的区别，不能真切模拟电池的内短路状态。因此，当今内短路测试与研究的主要困难就在于找到合适的方法触发内短路。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种能真切模拟电池内短路状态的电池内短路的触发装置及触发方法。一种电池内短路的测试装置，包括：电池、至少一形变元件及加热装置，所述形变元件设置在所述电池的内部，所述形变元件包括至少一形变部，所述形变部具有至少一尖端，所述形变元件具有一触发温度，当该形变元件的温度等于或高于该触发温度时，所述形变部向所述电池的隔膜所在的方向发生形变并使所述至少一尖端将所述隔膜刺穿，从而引发所述电池内短路，所述加热装置设置在所述电池外部与所述形变元件对应的位置，所述加热装置用于对所述电池进行定点局部加热，从而使所述形变元件的温度达到所述触发温度。一种电池内短路的触发方法，包括：在电池内部设置至少一形变元件，所述形变元件包括至少一形变部，所述形变部具有至少一尖端，所述形变元件具有一触发温度，当该形变元件的温度等于或高于该触发温度时，所述形变部向所述电池的隔膜所在的方向发生形变并使所述至少一尖端将所述隔膜刺穿；以及使用加热装置在所述电池外部与所述形变元件对应的位置对所述电池进行定点局部加热，从而使所述形变元件的温度达到所述触发温度，从而引发所述电池内短路。本专利技术提供的电池内短路的测试装置和触发方法在电池内部设置形变元件，并在与该形变元件对应的位置对电池进行定点局部加热的方法触发电池内短路，所述形变元件不会对所述电池的完整性造成破坏，能更真切模拟电池实际使用过程中的内短路状态，定点局部加热的加热方式能防止电池的整体升温，减小对电池整体性能的影响。上述方法简单、方便且容易操作，为电池安全问题研究和电池设计时的安全性能评估、对比提供了一种可靠、高效的内短路触发方式，对于电池内短路领域的研究，以及电池设计研发和性能对比中的安全性能评估具有关键作用。附图说明图1为本专利技术第一实施例所述电池内短路的触发方法的示意图。图2为本专利技术第一实施例所述电池内短路的触发方法形成隔膜缺口的示意图。图3为本专利技术第二实施例所述形变元件的俯视图。图4a和图4b分别为本专利技术第二实施例所述形变元件发生形变前后的主视图。图5为本专利技术第二实施例形变元件设置在负极材料层与隔膜之间的示意图。图6为图5中的形变元件触发正极材料-负极材料类型内短路的示意图。图7为图5中的形变元件触发负极材料-正极极板类型内短路的示意图。图8为本专利技术第二实施例将形变元件设置在负极材料层与负极极板之间的示意图。图9为图8中的形变元件触发正极材料-负极极板类型内短路的示意图。图10为图8中的形变元件触发正极极板-负极极板类型内短路的示意图。图11a和图11b分别为本专利技术第三实施例所述电池内短路的测试装置的形变元件被触发前后的示意图。主要元件符号说明测试装置10，20电池100正极极板110正极材料层120隔膜130隔膜缺口132负极材料层140负极极板150加热装置200形变元件300形变部310尖端312支撑部320如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式请一并参阅图1和图2，本专利技术第一实施例提供一种电池内短路的触发方法，包括：在电池100外部对所述电池100进行定点局部加热，使所述电池100的部分隔膜130融化，形成隔膜缺口132，从而使该电池100的正极材料和负极材料在该隔膜缺口132处直接接触，发生内短路。所述电池100为层叠式电池或卷绕式电池。所述电池100包括正极极板110、正极材料层120、隔膜130、负极材料层140及负极极板150。所述正极极板110、正极材料层120、隔膜130、负极材料层140及负极极板150依次层叠设置。所述电池100可进一步包括一封装结构（图未示），该封装结构将所述正极极板110、正极材料层120、隔膜130、负极材料层140及负极极板150容置其中。可以使用加热装置200来对所述电池100进行定点局部加热。优选地，该加热装置200为可以输出集中能量的装置，例如尖锥形烙铁或激光器，从而可以更有效地对电池100进行定点局部加热。对所述电池100进行定点局部加热的加热方向为所述电池100各个部件的层叠方向。可将所述加热装置200设置在所述电池100各个部件的层叠方向上对所述电池100进行定点局部加热。所述电池100的封装结构具有一外表面（图未示），将所述电池100用于直接吸收该加热装置200输出的能量的那部分外表面定义为加热位置，该加热位置吸收该加热装置200输出的能量后在该电池100各个部件的层叠方向上进行热量传递，从而使在该电池100各个部件的层叠方向上与该加热位置对应的那部分隔膜130受热升温，当该部分隔膜温度到达该隔膜130的熔点后，该部分隔膜发生融化从而形成隔膜缺口132。将该加热位置吸收所述加热装置200输出的能量后所传递的热量定义为该加热位置的热量输入。该隔膜缺口132的大小与该加热位置的面积及该加热位置总的热量输入有关。在一实施例中，对所述电池100进行局部加热时，该加热装置200与该电池100的相对位置固定，此时，该隔膜缺口132的大小与该加热位置的面积及该加热装置200输出的总能量有关，因此，可以通过调控该加热位置面积的大小和该加热装置200输出的总能量对该隔膜缺口132的大小进行调控，从而实现不同初期规模的电池内短路。电池内短路的初期规模不同，电池内短路在后续发展过程中的扩展速度和严重程度也会不一样。一般以内短路处的电阻值来代表内短路的规模，内短路处的电阻值越小，电池内短路的规模越大。优选地，该加热装置200的能量输出功率可控，可通过控制该加热装置200的输出功率和该加热装置200的加热时间来控制该加热装置200输出的总能量。在本实施例中，该加热装置200为激光器，该激光器不仅输出功率可控，而且可以通过调节该激光器的出射镜组来改变该激光器的焦点位置，从而改变照射在电池100表面上的光斑大小，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池内短路的测试装置，包括：电池、至少一形变元件及加热装置，所述形变元件设置在所述电池的内部，所述形变元件包括至少一形变部，所述形变部具有至少一尖端，所述形变元件具有一触发温度，当该形变元件的温度等于或高于该触发温度时，所述形变部向所述电池的隔膜所在的方向发生形变并使所述至少一尖端将所述隔膜刺穿，从而引发所述电池内短路，所述加热装置设置在所述电池外部，所述加热装置用于对所述电池进行定点局部加热，从而使所述形变元件的温度达到所述触发温度。

【技术特征摘要】
1.一种电池内短路的测试装置，包括：电池、至少一形变元件及加热装置，所述形变元件设置在所述电池的内部，所述形变元件包括至少一形变部，所述形变部具有至少一尖端，所述形变元件具有一触发温度，当该形变元件的温度等于或高于该触发温度时，所述形变部向所述电池的隔膜所在的方向发生形变并使所述至少一尖端将所述隔膜刺穿，从而引发所述电池内短路，该形变元件进一步包括至少一支撑部，该形变部与该支撑部固定连接，当该形变元件的温度等于或高于该触发温度时，该支撑部不发生形变并在所述电池中保持位置固定，所述加热装置设置在所述电池外部，所述加热装置用于对所述电池进行定点局部加热，从而使所述形变元件的温度达到所述触发温度。2.如权利要求1所述的电池内短路的测试装置，其特征在于，其特征在于，所述形变部与所述支撑部为一体结构，所述形变元件为一体成型，在未被触发时，所述形变元件整体为扁平状，所述形变元件与所述隔膜平行设置，在被触发时，该形变元件具有所述尖端的一侧向所述隔膜的方向弯曲，从而将所述隔膜刺穿引发电池内短路。3.如权利要求2所述的电池内短路的测试装置，其特征在于，所述电池为层叠式电池或卷绕式电池，所述电池包括依次层叠设置的正极极板、正极材料层、所述隔膜、负极材料层及负极极板。4.如权利要求3所述的电池内短路的测试装置，其特征在于，所述形变元件设置在所述正极材料层与所述隔膜之间，所述形变部的长度大于该隔膜的厚度，且小于该隔膜及该负极材料层的厚度之和，所述形变元件发生形变时仅将所述隔膜刺穿，从而引发正极材料-负极材料类型的内短路。5.如权利要求3所述的电池内短路的测试装置，其特征在于，所述形变元件整体具有导电性，所述形变元件设置在所述正极材料层与所述隔膜之间，所述形变部的长度大于该隔膜的厚度，且等于或大于该隔膜及该负极材料层的厚度之和，所述形变元件发生形变时将所述隔膜和所述负极材料层同时刺穿，并与所述负极极板接触，从而引发正极材料-负极极板类型的内短路。6.如权利要求3所述的电池内短路的测试装置，其特征在于，所述形变元件设置在所述负极材料层与所述隔膜之间，所述形变部的长度大于该隔膜的厚度，且小于该隔膜及该正极材料层的厚度之和，所述形变元件发生形变时仅将所述隔膜刺穿，从而引发正极材料-负极材料类型的内短路。7.如权利要求3所述的电池内短路的测试装置，其特征在于，所述形变元件整体具有导电性，所述形变元件设置在所述负极材料层与所述隔膜之间，所述形变部的长度大于该隔膜的厚度，且等于或大于该隔膜及该正极材料层的厚度之和，所述形变元件发生形变时将所述隔膜和所述正极材料层同时刺穿，并与所述正极极板接触，从而引发负极材料-正极极板类型的内短路。8.如权利要求3所述的电池内短路的测试装置，其特征在于，所述形变元件整体具有导电性，所述形变元件设置在所述正极材料层与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明轩，欧阳明高，卢兰光，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11