本发明涉及新能源汽车动力电池,更具体地,尤其涉及一种圆柱电芯加热试验装置及方法。
背景技术:
1、随着国家政策支持,新能源汽车产业从小规模新型产业发展到2023年市场占有率近1000万台的支柱产业。新能源汽车以纯电动汽车和混动汽车发展势头最为迅猛,而动力电池是新能源车发展的关键因素之一,动力电池的好坏决定着车企发展的命脉。目前市场偶发当汽车行驶、充电过程中,由于电芯失控,短时间形成电池失控引发的整车火灾,给行车安全带来很大危害,电池安全问题应运而生。电池安全问题中电池热失控最为严重,电池热失控由其内部单体电芯热失控造成高温、内部短路,而后向周围电芯蔓延,最后在整个电池包内部蔓延,引发电池包喷发、冒烟、燃烧、爆炸等严重后果。解决电池热失控问题,控制电芯热失控成为动力电池安全问题的首要抓手。
2、电芯失控试验除了针刺、过充触发方式外,加热触发为目前行业最常用的试验方法。传统针对圆柱电芯的加热触发方式一般为加热丝、加热膜、加热棒等环形加热法。环形加热需要被周围电芯以及空气环境吸收,试验在开展过程中需要长时间的加热,导致电芯钢壳强度随着温度的提高下降,无法正确观察电芯内部短路失效模式。
3、其中,现有技术中,针对加热丝加热,触发失效模式为电芯内部卷芯最外层隔膜,加热过程时间长,加热效率低、壳体强度随着温度升高而降低,失控往往等待时间长,不能真实反应电芯内短路失效模式;针对加热膜加热,由于加热膜为内置加热丝,外部包裹在电芯上,由于外部塑料薄膜耐温性较差,加热过程中无法满足大功率加热,电芯失效加热过程中容易受高温影响导致卷曲变形,特别是在正负极同侧的圆柱电芯,在电池包内当加热膜卷曲时易造成电隔离失效,发生外部短路;针对加热棒加热,加热棒加热由于在圆柱电芯外侧,加热棒本身为圆柱结构,不能做到曲线完美贴合电芯上,所以在加热过程中会导致热量扩散的相邻电芯,不利于电芯失效所需。
技术实现思路
1、本发明的一个目的是提供一种圆柱电芯加热试验装置,以解决前述的环形加热试验在开展过程中需要长时间的加热,导致电芯钢壳强度随着温度的提高下降,无法正确观察电芯内部短路失效模式的问题。
2、根据本发明的第一方面,提供了一种圆柱电芯加热试验装置,包括加热片,所述加热片采用金属陶瓷发热体,且所述加热片为圆弧形状,所述加热片贴合设置在圆柱电芯的外部壳壁上,所述加热片的外部连接有温感线束。
3、可选地,所述加热片的高度方向尺寸小于所述圆柱电芯高度方向尺寸的1/2,所述加热片的尺寸规格根据所述圆柱电芯的尺寸进行调整定制。
4、可选地,所述加热片的下边沿高于所述圆柱电芯的1/2处。
5、可选地,所述加热片采用白色多层氧化铝陶瓷发热体,且采用0.5mm的镍丝套管。
6、可选地,所述加热片的内侧均匀涂布有导热硅胶,通过导热硅胶使所述加热片紧紧贴置在所述圆柱电芯的外侧。
7、可选地,所述加热片的外侧粘接有黑色铁氟龙胶带,通过黑色铁氟龙胶带将所述加热片与所述圆柱电芯固定在一起。
8、可选地,在所述加热片和所述圆柱电芯的外侧包裹有一层隔热锡纸。
9、根据本发明的第二方面,提供了一种圆柱电芯加热试验方法,使用本发明第一方面所述的圆柱电芯加热试验装置来进行电芯加热试验,所述方法包括:
10、将加热片通过内侧的导热硅胶贴置在圆柱电芯的外侧;
11、在加热片的外侧粘接黑色铁氟龙胶带,使所述加热片与所述圆柱电芯固定在一起;
12、在所述加热片和所述圆柱电芯的外侧包裹有一层隔热锡纸;
13、将所述加热片外部连接的温感线束进行通电;
14、观察电流以及电阻的数值变化。
15、可选地,如果在加热过程中圆柱电芯出现失效,则立即切断电源,将失效的圆柱电芯放置在安全位置,并静置1小时以上,静置结束后,进一步对失效电芯进行检查和分析,以确定失效原因。
16、可选地,所述加热片采用以下步骤进行制备:
17、将高熔点金属发热电阻浆料按照发热电路设计的要求印刷于92-96%的氧化铝流延陶瓷生坯上;
18、进行热压叠层;
19、在1600℃的还原气氛保护下进行烧结,形成金属陶瓷发热体。
20、根据本公开的圆柱电芯加热试验装置及方法,具有以下技术效果:
21、加热片材质为金属陶瓷发热体,具有耐腐蚀、耐高温、寿命长、高效节能、温度均匀、导热性能良好、热补偿速度快等优点,而且不含铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等有害物质,符合欧盟等环保要求。通过导热硅胶将加热片与圆柱电芯紧紧固定在一起,且保证了加热过程的热量传输均匀。通过包裹一层隔热锡纸,可以保证加热过程中热量不会被周围电芯吸收以及空气环境散发,保证加热效果。
22、本发明满足gb38031-2020法规中规定对触发对象电能及对应加热功率选择的要求,耐温性好,加热效率高,试验结果可靠;能够在较短时间内完成电芯热失控触发,排除了因加热时间过长钢壳温度过高强度下降的影响,更能反映实际电芯内短路失效模式;由于加热片形状特殊,可以模拟电芯内部四种内短路失效模式,可以充分验证电芯每个位置加热后所带来的试验结果,扩大了试验基数,精确试验结果。解决了动力电池电芯内任意位置的热失控试验加热问题,能够验证圆柱电芯在极限滥用等情况下是否起火、爆炸,实现线性加热触发电芯热失控,充分模拟实际电芯内短路的失效模式。
23、通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
1.一种圆柱电芯加热试验装置,其特征在于,包括加热片,所述加热片采用金属陶瓷发热体,且所述加热片为圆弧形状,所述加热片贴合设置在圆柱电芯的外部壳壁上,所述加热片的外部连接有温感线束。
2.根据权利要求1所述的圆柱电芯加热试验装置,其特征在于,所述加热片的高度方向尺寸小于所述圆柱电芯高度方向尺寸的1/2,所述加热片的尺寸规格根据所述圆柱电芯的尺寸进行调整定制。
3.根据权利要求2所述的圆柱电芯加热试验装置,其特征在于,所述加热片的下边沿高于所述圆柱电芯的1/2处。
4.根据权利要求1所述的圆柱电芯加热试验装置,其特征在于,所述加热片采用白色多层氧化铝陶瓷发热体,且采用0.5mm的镍丝套管。
5.根据权利要求1所述的圆柱电芯加热试验装置,其特征在于,所述加热片的内侧均匀涂布有导热硅胶,通过导热硅胶使所述加热片紧紧贴置在所述圆柱电芯的外侧。
6.根据权利要求5所述的圆柱电芯加热试验装置,其特征在于,所述加热片的外侧粘接有黑色铁氟龙胶带,通过黑色铁氟龙胶带将所述加热片与所述圆柱电芯固定在一起。
7.根据权利要求6所述的圆柱电芯加热试验装置,其特征在于,在所述加热片和所述圆柱电芯的外侧包裹有一层隔热锡纸。
8.一种圆柱电芯加热试验方法,其特征在于,使用权利要求1-7中任一项所述的圆柱电芯加热试验装置来进行电芯加热试验,所述方法包括:
9.根据权利要求8所述的圆柱电芯加热试验方法,其特征在于,如果在加热过程中圆柱电芯出现失效,则立即切断电源,将失效的圆柱电芯放置在安全位置,并静置1小时以上,静置结束后,进一步对失效电芯进行检查和分析,以确定失效原因。
10.根据权利要求9所述的圆柱电芯加热试验方法,其特征在于,所述加热片采用以下步骤进行制备:
