電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法
【專利摘要】一種電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，包括：對(duì)電池進(jìn)行定點(diǎn)局部加熱，使所述電池的部分隔膜融化，形成隔膜缺口，從而使該電池的正極材料和負(fù)極材料在該隔膜缺口處直接接觸，發(fā)生內(nèi)短路。本發(fā)明可以按照要求實(shí)現(xiàn)不同位置、不同規(guī)模的電池內(nèi)短路，對(duì)于電池內(nèi)短路領(lǐng)域的研究，以及電池設(shè)計(jì)研發(fā)和性能對(duì)比中的安全性能評(píng)估具有關(guān)鍵作用。
【專利說明】電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在能源危機(jī)與環(huán)境污染的雙重壓力下，汽車動(dòng)力系統(tǒng)電動(dòng)化逐漸成為未來汽車的 技術(shù)發(fā)展主流。鋰離子電池因其能量密度和循環(huán)壽命方面的優(yōu)勢(shì)，是電動(dòng)汽車動(dòng)力來源的 主要選擇之一。然而，鋰離子動(dòng)力電池的安全性事故偶有發(fā)生，鋰離子動(dòng)力電池的安全性問 題將會(huì)威脅人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，并阻礙電動(dòng)汽車的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
[0003] 鋰離子動(dòng)力電池的多數(shù)安全問題都可以通過電氣管理或溫度管理等外部措施進(jìn) 行控制或緩解。當(dāng)今多數(shù)電動(dòng)汽車廠家都在自己的動(dòng)力電池模塊中應(yīng)用了此類措施以提高 安全性。然而，由內(nèi)短路引起的熱失控是所有安全問題中最為棘手難解的課題，造成內(nèi)短路 的成因很多，各種不同情況或原因可能引發(fā)不同程度的內(nèi)短路和危險(xiǎn)性，它并不能通過現(xiàn) 有的電氣管理或溫度管理等外部措施進(jìn)行有效的控制和緩解。而多數(shù)在電池正常使用過程 中的安全問題都與內(nèi)短路相關(guān)，不僅在電動(dòng)汽車領(lǐng)域如此，在其他使用鋰離子電池的領(lǐng)域 也是如此，如數(shù)碼產(chǎn)品、飛機(jī)等。
[0004] 目前，內(nèi)短路的發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)依然是電池安全問題中的一個(gè)難點(diǎn)。許多標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi) 短路測(cè)試方法，如擠壓、針刺、外短路等，由于會(huì)在測(cè)試過程中破壞電池的完整性，使電池發(fā) 生嚴(yán)重的損毀，從而與實(shí)際使用過程發(fā)生的內(nèi)短路具有根本的區(qū)別，不能真切模擬電池的 內(nèi)短路狀態(tài)。因此，當(dāng)今內(nèi)短路測(cè)試與研究的主要困難就在于找到合適的方法觸發(fā)內(nèi)短路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種能真切模擬電池的內(nèi)短路狀態(tài)的電池內(nèi)短路的觸發(fā) 方法。
[0006] -種電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，包括：對(duì)電池進(jìn)行定點(diǎn)局部加熱，使所述電池的部分 隔膜融化，形成隔膜缺口，從而使該電池的正極材料和負(fù)極材料在該隔膜缺口處直接接觸， 發(fā)生內(nèi)短路。
[0007] 由于現(xiàn)有技術(shù)中電池所采用的隔膜的熔點(diǎn)（150°C左右）遠(yuǎn)低于電池中其他材料軟 化或變形的溫度（600°C左右)，因此采用對(duì)電池進(jìn)行定點(diǎn)局部加熱的方法，可以實(shí)現(xiàn)僅使加 熱位置的隔膜融化而形成隔膜缺口，從而使正極材料和負(fù)極材料直接接觸，發(fā)生內(nèi)短路。這 種電池內(nèi)短路的觸發(fā)方式不僅簡(jiǎn)單、方便、容易操作，而且不會(huì)對(duì)電池的完整性造成破壞， 能更真切地模擬電池實(shí)際使用過程中的內(nèi)短路狀態(tài)，從而為電池安全問題研究和電池設(shè)計(jì) 時(shí)的安全性能評(píng)估、對(duì)比提供可靠的依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例所述電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法的示意圖。
[0009] 圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例所述電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法形成隔膜缺口的示意圖。
[0010] 圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例所述形變?cè)母┮晥D。
[0011] 圖4a和圖4b分別為本發(fā)明第二實(shí)施例所述形變?cè)l(fā)生形變前后的主視圖。
[0012] 圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例形變?cè)O(shè)置在負(fù)極材料層與隔膜之間的示意圖。
[0013] 圖6為圖5中的形變?cè)|發(fā)正極材料-負(fù)極材料類型內(nèi)短路的示意圖。
[0014] 圖7為圖5中的形變?cè)|發(fā)負(fù)極材料-正極極板類型內(nèi)短路的示意圖。
[0015] 圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例將形變?cè)O(shè)置在負(fù)極材料層與負(fù)極極板之間的示意 圖。
[0016] 圖9為圖8中的形變?cè)|發(fā)正極材料-負(fù)極極板類型內(nèi)短路的示意圖。
[0017] 圖10為圖8中的形變?cè)|發(fā)正極極板-負(fù)極極板類型內(nèi)短路的示意圖。
[0018] 圖11a和圖lib分別為本發(fā)明第三實(shí)施例所述電池內(nèi)短路的測(cè)試裝置的形變?cè)?被觸發(fā)前后的示意圖。
[0019] 主要元件符號(hào)說明

【權(quán)利要求】
1. 一種電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，包括：對(duì)電池進(jìn)行定點(diǎn)局部加熱，使所述電池的部分 隔膜融化，形成隔膜缺口，從而使該電池的正極材料和負(fù)極材料在該隔膜缺口處直接接觸， 發(fā)生內(nèi)短路。
2. 如權(quán)利要求1所述的電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，其特征在于，使用加熱裝置對(duì)所述電 池進(jìn)行定點(diǎn)局部加熱，該加熱裝置為能輸出集中能量的裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，其特征在于，所述電池具有一外表面， 將所述電池用于直接吸收該加熱裝置輸出的能量的那部分外表面定義為加熱位置，該加熱 裝置與該電池的相對(duì)位置固定，通過控制該加熱位置面積的大小與該加熱裝置輸出的總能 量來控制該隔膜缺口的大小。
4. 如權(quán)利要求3所述的電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，其特征在于，所述加熱裝置的輸出功 率可控，通過控制該加熱裝置的輸出功率與加熱時(shí)間來控制所述加熱裝置輸出的總能量。
5. 如權(quán)利要求3所述的電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，其特征在于，進(jìn)一步在所述加熱位置 上設(shè)置一增強(qiáng)材料層，該增強(qiáng)材料對(duì)光或熱的吸收率、光或熱的轉(zhuǎn)換率及熱傳導(dǎo)率均高于 所述電池的外表面。
6. 如權(quán)利要求2到5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，其特征在于， 所述加熱裝置為激光器。
7. 如權(quán)利要求1所述的電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，其特征在于，所述電池為層疊式電池 或卷繞式電池，對(duì)所述電池進(jìn)行定點(diǎn)局部加熱的加熱方向?yàn)樗鲭姵馗鱾€(gè)部件的層疊方 向。
8. 如權(quán)利要求7所述的電池內(nèi)短路的觸發(fā)方法，其特征在于，在所述電池外部垂直于 該電池各個(gè)部件的層疊方向的平面上選取不同的位置對(duì)所述電池進(jìn)行定點(diǎn)局部加熱，從而 在所述隔膜的不同位置形成所述隔膜缺口。
【文檔編號(hào)】H01M10/48GK104064833SQ201410285997
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】張明軒, 馮旭寧, 方謀, 歐陽明高, 盧蘭光, 謝瀟怡 申請(qǐng)人:清華大學(xué)