一种动力电池的失效分析系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种动力电池的失效分析系统，其包括外观观察模块、电性能测试模块、电池内部检测模块、保护电路检测模块。其能够对动力电池的失效模式进行系统性地判断和评估，并及时反馈其失效原因，为后期提高动力电池的安全性和可靠性提供理论依据和数据支持。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及汽车动力电池
，具体涉及一种动力电池的失效分析系统。
技术介绍
随着石油资源的紧缺和环境污染的加重，新能源汽车被视为是新时代最理想的交通工具。新能源汽车包括电动车、混合动力车和太阳能汽车等，其中电动车/混合动力车的研究与发展，被认为是目前解决能源危机和环境保护的最现实、最有效的途径之一，因此电动车/混合动力车的开发和利用受到了世界各国的普遍重视。动力电池是电动车/混合动力车的关键部件，也是制约电动车/混合动力车发展的关键。例如，2011年4月杭州某品牌电动出租车由于动力电池成组后不能完全满足车辆使用环境的要求，在应用过程中出现 了电池漏液、绝缘受损以及局部短路的情况，从而在电池反复使用后引起其自燃事故。2011年7月，上海一辆纯电动825路公交车在运行过程中发生自燃，据电动车的制造商称，自燃原因是车辆上的动力电池出现问题。所以，必须对动力电池进行深入系统的失效分析，以便不断的提高动力电池的可靠性和安全性。目前，针对动力电池还没有形成一套相对完整、系统性以及可操作性强的失效分析系统，使得现有的动力电池失效分析手段不能系统有效地及时反馈失效原因。
技术实现思路
为确保动力电池的安全运行，本技术提出了一种动力电池的失效分析系统，其能够对动力电池的失效模式进行系统性地判断和评估，并及时反馈失效原因，为后期提高动力电池的安全性和可靠性提供理论依据和数据支持。一种动力电池的失效分析系统，包括外观观察模块、电性能测试模块、电池内部检测模块、保护电路检测模块，其中，外观观察模块，用于对动力电池的外观、形变以及内气压进行观察，其包括配合人眼进行观察以判断动力电池是否有变形和/或破损和/或渗漏和/或污染的放大镜装置，用于打开动力电池盖板以查看动力电池的安全阀周围是否有酸液以及橡胶密封圈是否有粘连和/或损坏的开关工具装置，以及用以检测动力电池气压的电池内压测试装置；电性能测试模块，用于对所述动力电池的电压、内阻以及容量进行测试，对电压进行的测试包括开路电压测试、终止电压测试和工作电压测试；电池内部检测模块，用于对所述动力电池的电极材料进行扫描电镜检测和/或能谱分析和/或X射线衍射检测；保护电路检测模块，用于对所述动力电池的保护电路进行测试，其包括对动力电池的过充检测和/或过放检测和/或过电流检测和/或短路保护检测。其中，所述电性能测试模块至少包括万用表装置、内阻仪装置。其中，所述保护电路检测模块至少包括电池防爆箱装置。其中，所述扫描电镜检测所采用的扫描电镜为日本电子JEOL生产的JSM-5600LV扫描电子显微镜，所述X射线衍射检测所采用的X射线检测仪器为德国Bruker生产的D8Focus型粉末X-射线衍射仪。附图说明附图I为本技术所述分析系统的工作实施流程图；附图2为本技术实施方式的结构框具体实施方式已知的动力电池的失效模式主要有容量衰减，泄气和漏液，集流体腐蚀，热失控等。动力电池失效是一个复杂的过程，失效原因也错综复杂、多种多样，一类与动力电池材料性能退化及产品制造缺陷相关，例如电极(正极、负极)性能衰退，电解液丧失，隔膜性能老化等；另一类与动力电池使用环境及工作应力相关，例如使用环境温度、工作电流、放电7木/又寸ο本技术根据动力电池失效事件的具体情况，结合失效分析的目的与要求(为机理研究、技术改进、还是为法律仲裁等)，技术一种通用的动力电池失效分析系统，参见附图1，其对应的方法步骤为I保护动力电池失效现场保护动力电池失效现场的一切证据，即维持失效现场原状，保证失效证据的完整无缺和真实不伪。2侦察动力电池失效现场和收集背景材料侦察失效现场主要包括I)动力电池外观形变、可能的燃烧灰烬、泄露的液体等；2)环境条件失效动力电池的环境温度、湿度、大气、水质等。所应收集的背景材料通常有I)失效动力电池的类型、制造厂名、制造日期、出厂批号，用户、安装地点、维修记录等;2)有关的标准、法规、及其他参考文献。3)收集过去曾发生过的动力电池同类或类似的失效情况。3进行动力电池的失效分析该方法步骤对应所述失效分析系统功能组件的构成。失效分析步骤主要包括以下内容I)外观观察外观、形变、内气压等；一方面应用放大镜装置辅助肉眼来观察动力电池是否有变形、破损，渗漏，污染等；另一方面利用开关工具装置(例如螺丝刀等)打开动力电池的盖板，查看安全阀的周围是否有酸液等异常现象，然后用相应工具打开安全阀，检查橡胶密封圈是否粘连、损坏等现象；再一方面使用电池内压测试装置检测动力电池的气压。2)电性能测试电压、内阻、容量等；所述的电压测试可以包括开路电压测试、终止电压测试和工作电压测试。主要仪器设备万用表装置、内阻仪装置等。3)内部检测对所述动力电池的电极材料进行扫描电镜检测、能谱分析、X射线衍射检测等；所采用的扫描电镜可以为本领域常用的扫描电子显微镜，如日本电子JEOL生产的JSM-5600LV扫描电子显微镜，同时配合X射线能谱仪可以对待测电池材料的表面组成进行定性分析。所采用的X射线衍射仪可以为本领域常用的X射线衍射仪，如德国Bruker生产的D8 Focus型粉末X-射线衍射仪。采用的方法为常规的多晶(粉末)XRD衍射法，例如将待测电池从正、负极片上刮下膏粉，用NMP (N-甲基吡咯烷酮)浸泡后，用去离子水冲洗数 次，在高温下真空干燥后研磨、过200目筛后，取适量样品粉末填入玻璃样品框架上的凹槽中，经过整理，得到平行于样品框架表面的平整的测试面，然后放入多晶(粉末)XRD衍射仪中进行扫描测试。还可以包括采用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)来检测待测电池电极的表面状态。4)保护电路检测；所述的保护电路电测包括动力电池的过充检测，过放检测，过电流检测及短路保护检测等。主要仪器设备至少包括电池防爆箱装置、电池性能测试系统。5)模拟实验步骤；该步骤为可选择性步骤，非必需。具体为利用计算机设备编程对所述动力电池失效过程进行模拟。4综合评定动力电池失效分析结果综合现场、背景材料和模拟试验结果，确定动力电池的失效模式和失效原因，做出分析结论。附图2为本技术实施方式的结构框图，其中I为动力电池的失效分析系统包括2为外观观察模块，3为电性能测试模块，4为电池内部检测模块，5为保护电路检测模块。还可以选择性地包括模拟实验模块。虽然上面只是简单描述了本专利技术的实施方式，但在不偏离本专利技术的精神或实质特征的情况下，本专利技术还可以用其它的形式来体现。因此，以上的描述仅仅是为了说明，而不是为了限制。本专利技术的保护范围应由所附权利要求而不是说明书中的以上描述来限定。所有在权利要求含义内的等价变换均应落入本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种动力电池的失效分析系统，包括外观观察模块、电性能测试模块、电池内部检测模块、保护电路检测模块，其特征在于，其中， 外观观察模块，用于对动力电池的外观、形变以及内气压进行观察，其包括配合人眼进行观察以判断动力电池是否有变形和/或破损和/或渗漏和/或污染的放大镜装置，用于打开动力电池盖板以查看动力电池的安全阀周围是否有酸液以及橡胶密封圈是否有粘连和/或损坏的开关工具装置，以及用以检测动力电池气压的电池内压测试装置； 电性能测试模块，用于对所述动力电池的电压、内阻以及容量进行测试，对电压进行的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池的失效分析系统，包括外观观察模块、电性能测试模块、电池内部检测模块、保护电路检测模块，其特征在于，其中，外观观察模块，用于对动力电池的外观、形变以及内气压进行观察，其包括配合人眼进行观察以判断动力电池是否有变形和/或破损和/或渗漏和/或污染的放大镜装置，用于打开动力电池盖板以查看动力电池的安全阀周围是否有酸液以及橡胶密封圈是否有粘连和/或损坏的开关工具装置，以及用以检测动力电池气压的电池内压测试装置；电性能测试模块，用于对所述动力电池的电压、内阻以及容量进行测试，对电压进行的测试包括开路电压测试、终止电压测试和工作电压测试；电池内部检测模块，用于对所述动力电池的电极材料进行扫描电镜检测和/或能谱分析和/或X射线衍射检测；保护电路检测模块，用于对所述动力电池的保护电路进行测试，其包括对动力电池的过充检测和/或过放检测和/或过电流检测和/或短路保护检测。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏伟，肖海清，张玉波，王超，白虹，于红梅，付艳玲，
申请(专利权)人：中国检验检疫科学研究院，
类型：实用新型
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