專利名稱：：一種用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種電池，更特別地是涉及一種用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池。
背景技術(shù)：
：目前，鋰離子電池以其體積小、能量高、無污染等優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛地用于移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)等便攜電子產(chǎn)品中。隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，其安全性能也越來越受到重視。測(cè)試電池安全性能的手段通常是將現(xiàn)有電池直接置于極端嚴(yán)酷的測(cè)試條件下，如爐熱、過充、跌落、振蕩、針刺、撞擊、擠壓等，看電池在這些測(cè)試條件下是否會(huì)由于熱失控引起破裂或起火，進(jìn)而評(píng)價(jià)電池的安全性。這些評(píng)估測(cè)試手段，只能根據(jù)最后的測(cè)試結(jié)果，從表現(xiàn)上得出電池的安全性，但對(duì)于電池的安全性研究無法提供更詳盡的信息。在這些測(cè)試中，電池發(fā)生內(nèi)部短路是導(dǎo)致熱失控的潛在因素，但內(nèi)部短路并不一定會(huì)導(dǎo)致熱失控。不同的內(nèi)部短路類型，具有不同的危險(xiǎn)程度，以及對(duì)電池安全性產(chǎn)生不同的影響。而使用現(xiàn)有電池進(jìn)行測(cè)試不能提供不同內(nèi)部短路條件下電池的安全性
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)使用現(xiàn)有電池進(jìn)行安全性能測(cè)試不能提供電池內(nèi)部不同短路條件下電池的安全性能的缺點(diǎn)，提供一種用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，使用該電池進(jìn)行電池安全性能測(cè)試能用于研究電池內(nèi)部不同短路條件下的安全性能。本實(shí)用新型提供一種用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，該電池包括殼體、頂蓋、正極極片、負(fù)極極片和隔膜紙，所述隔膜紙位于正極極片和負(fù)極極片之間，其中，所述隔膜紙中間有通孔，所述電池還包括短路模擬裝置，該裝置包括可移動(dòng)隔離片，位于隔膜紙與正極極片或隔膜紙與負(fù)極極片之間，且該可移動(dòng)隔離片在移動(dòng)過程中可全部或部分覆蓋所述隔膜紙的通孔。本實(shí)用新型所提供的用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，通過所述隔膜紙的通孔開設(shè)的位置、面積及在使用過程中所述短路模擬裝置的可移動(dòng)隔離片移動(dòng)時(shí)隔膜紙的通孔露出面積的大小變化，模擬電池內(nèi)部各種程度的短路情況，而且在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中通過與各種傳感器配合使用，可以得到關(guān)于內(nèi)部短路時(shí)電池性能的詳盡數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用于電池的安全性能研究。這樣就將電池安全性研究范圍擴(kuò)展到電池內(nèi)部，可以進(jìn)行更加深入的研究，為提高電池安全性能提供理論依據(jù)。圖1是本實(shí)用新型所提供的用于內(nèi)部短路實(shí)驗(yàn)的電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型所提供的用于內(nèi)部短路實(shí)驗(yàn)的電池中的短路模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中A處的放大圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖l、圖2及圖3所示，本實(shí)用新型提供一種用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，該電池包括殼體6、頂蓋7、正極極片9、負(fù)極極片10和隔膜紙11，所述隔膜紙11位于正極極片9和負(fù)極極片10之間，其中，所述隔膜紙11中間有通孔12，所述電池還包括短路模擬裝置，該裝置包括可移動(dòng)隔離片1，位于隔膜紙11與正極極片9或隔膜紙11與負(fù)極極片10之間，且該可移動(dòng)隔離片1在移動(dòng)過程中可全部覆蓋或部分覆蓋或零覆蓋所述隔膜紙的通孔12。其中，所述隔膜紙的通孔12，可以開在隔膜紙ll的不同位置，用于模擬不同內(nèi)部短路位置的情況。通孔12的形狀可以為圓形、方形等各種形狀，通孔12的大小也可為任意大小。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，所述正極極片9和負(fù)極極片10都包括集流體和涂敷在該集流體上的極料，且集流體表面上存在有極料涂敷的部位和沒有極料涂敷的部位，這樣通過隔膜紙的通孔12位置的調(diào)整，還可以實(shí)現(xiàn)四種內(nèi)部短路類型的模擬正極料與負(fù)極料接觸短路、正極集流體與負(fù)極料接觸短路、正極集流體與負(fù)極集流體接觸短路、正極料與負(fù)極集流體接觸短路。所述短路模擬裝置的可移動(dòng)隔離片1可以選取不導(dǎo)電子的任何材料，如絕緣材料，為了更接近真實(shí)電池的情況，優(yōu)選為與電池隔膜紙11相同的材料，如PP、PE、PP三層合拼隔膜紙。根據(jù)所述隔膜紙的通孔12的形狀和大小，可移動(dòng)隔離片1應(yīng)為適當(dāng)?shù)男螤詈痛笮∫阅苋扛采w該通孔12。可移動(dòng)隔離片1的形狀可以為上下部分寬度相同的形狀，也可以為上下部分寬度不同的形狀，如對(duì)可移動(dòng)隔離片中覆蓋所述隔膜紙的通孔有貢獻(xiàn)的部分可以選用較寬的形狀，而其他部分可以選用較窄的形狀。如圖3所示，通過在可移動(dòng)隔離片1移動(dòng)過程中通孔12露出面積的大小變化，可模擬電池不同內(nèi)部短路面積的情況。所述短路模擬裝置還可以包括可伸縮管3，該可伸縮管3具有封閉端和開口端，中間具有可伸縮結(jié)構(gòu)，所述可移動(dòng)隔離片l伸出電池的頂蓋7，經(jīng)過開口端與可伸縮管3的封閉端固定，可伸縮管3的的開口端與頂蓋7密閉連接，密封材料可以使用環(huán)氧樹脂膠或其他任意密封材料。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述頂蓋7上有孔，所述可移動(dòng)隔離片1通過該孔伸出到電池外部，并與可伸縮管3的封閉端相固定連接，所述可伸縮管3的開口端覆蓋所述頂蓋7的孔并密封固定在該頂蓋7上。此時(shí)，所述可移動(dòng)隔離片l優(yōu)選為上面部分較窄，下面部分較寬的形狀，這樣能便于該可移動(dòng)隔離片1的上面部分能穿過所述頂蓋7的孔伸入可伸縮管3內(nèi)，下面部分能全部覆蓋所述隔膜紙的通孔12。這種情況下，所述短路模擬裝置優(yōu)選還可以包括連接管2，如圖2所示，該連接管2的一端與所述可伸縮管3的開口端固定連接，另一端與頂蓋7密閉連接，所述可伸縮管3通過連接管2的另一端與頂蓋7密閉連接，密封材料可以使用環(huán)氧樹脂膠或其他任意密封材料。該連接管2兩端開口。在拉伸可伸縮管3將可移動(dòng)隔離片1抽離時(shí)，該連接管2可作為存儲(chǔ)可移動(dòng)隔離片1的空間?？梢允褂门c可伸縮管3不同的材料制造連接管2，以便于與頂蓋7固定連接。另外，該連接管2在條件許可的情況下應(yīng)盡量小，以降低電池內(nèi)部空間增大造成的對(duì)真實(shí)電池情況模擬的影響。由于內(nèi)部短路可能造成熱失控發(fā)生爆炸失火等情況，所述可伸縮管3和連接管2的使用材料必須可以承受200°C以上的溫度和2MPa以上壓力。優(yōu)選地，可伸縮管的材料是塑料，連接管的材料是銅。為了測(cè)量電池內(nèi)部短路點(diǎn)的參數(shù)，所述用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池優(yōu)選為還可以包括傳感器5，如圖1所示，所述傳感器5位于殼體和頂蓋圍成的空間內(nèi)，并伸出或通過導(dǎo)線伸出頂蓋，所述傳感器5或?qū)Ь€與頂蓋接觸的部分密封，密封材料可以使用環(huán)氧樹脂膠或其他任意密封材料。傳感器5位于所述隔膜紙的通孔附近。在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施方式中，頂蓋7上有孔，傳感器5通過頂蓋7的孔伸出電池，且該孔密封。所述傳感器5包括溫度傳感器、壓力傳感器中的至少一種，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行選擇。溫度傳感器可以使用熱電偶，可測(cè)量短路點(diǎn)附近的溫度，壓力傳感器可以使用壓力變送器，可測(cè)量電池內(nèi)部壓力的變化。本實(shí)用新型所提供的用于內(nèi)部短路實(shí)驗(yàn)的電池具體使用方法如下。在正常情況下，可移動(dòng)隔離片1緊貼隔膜紙的通孔12，保證不發(fā)生內(nèi)部短路。然后在到達(dá)一定實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，向上拉伸可伸縮管3的頭部，將可移動(dòng)隔離片l從隔膜紙的通孔12處抽離，于是在隔膜紙的通孔12處，正極極片9和負(fù)極極片10相接觸實(shí)現(xiàn)內(nèi)部短路，可模擬電池在一定實(shí)驗(yàn)條件下的內(nèi)部短路情況。同時(shí)，傳感器5可以同步測(cè)量電池內(nèi)部短路點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，用于電池安全性能研究。本實(shí)用新型提供的用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，可以通過制造該電池過程中隔膜紙開設(shè)不同位置、不同面積的通孔以及使用過程中可移動(dòng)隔離片位置的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)有關(guān)內(nèi)部短路的各種不同情況的模擬。下面通過實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。實(shí)施例1本實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型提供的電池。采用LP053450型號(hào)的鋰離子電池制作成用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池A，標(biāo)稱容量860mAh，隔膜紙的通孔12開在正極料與負(fù)極料之間，且通孔12為3mmX3mm的正方形，可移動(dòng)隔離片1的材料選為與電池隔膜紙相同的材料，該可移動(dòng)隔離片1的下面部分為10mmX10mm的正方形，上面部分為60mmX2mm的長(zhǎng)方形，連接管2是直徑為4mm、長(zhǎng)度為20mm的兩端開口的材料為銅的圓管，可伸縮管3具有開口端和封閉端，中間有可伸縮結(jié)構(gòu)，且是直徑為5mm、長(zhǎng)度為30mm的塑料圓管。傳感器5采用上海桑瑞電器有限公司生產(chǎn)的K型熱電偶測(cè)量?jī)?nèi)部溫度，電池的頂蓋7上開有供可移動(dòng)隔離片1及熱電偶穿過的孔，可移動(dòng)隔離片1通過電池頂蓋7上的一孔伸出電池頂蓋7經(jīng)由連接管2、可伸縮管3的開口端與可伸縮管3的封閉端固定連接，連接管2—端與電池頂蓋7密閉連接，另一端與可伸縮管3的開口端密封連接，熱電偶位于電池內(nèi)部臨近隔膜紙的通孔12部位，通過頂蓋7上的另一孔伸出電池，且熱電偶與頂蓋7接觸的部分密封，以上需要密封處選用的密封材料都是環(huán)氧樹脂膠。初始情況下可移動(dòng)隔離片1完全覆蓋隔膜紙的通孔12，保證該處不發(fā)生內(nèi)部短路。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型提供的電池。采用與實(shí)施例1相同的方法制作成用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池B，不同之處在于實(shí)施例2的通孔為5mmX5mm的正方形。實(shí)施例3本實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型提供的電池。采用與實(shí)施例1相同的方法制作成用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池C，不同之處在于實(shí)施例3中隔膜紙的通孔幵在負(fù)極集流體和正極集流體之間。實(shí)施例4本實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型提供的電池。采用與實(shí)施例1相同的方法制作成用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池D，不同之處在于實(shí)施例4中隔膜紙的通孔開在正極集流體和負(fù)極料之間。實(shí)施例510本實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型的電池用于安全測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)的性能。實(shí)施例5和實(shí)施例6分別將電池A、電池B在正常lC=860mA充電條件下，在電壓達(dá)到4.2V時(shí)，把可移動(dòng)隔離片完全抽離隔膜紙的通孔實(shí)施短路行為。實(shí)施例7和實(shí)施例8將電池C放進(jìn)上海路達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)的101-21恒溫鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行爐熱測(cè)試，從25t:開始升溫，升溫速度設(shè)置為5'C/min，實(shí)施例7在箱內(nèi)溫度達(dá)到130°C時(shí)將可移動(dòng)隔離片完全抽離隔膜紙的通孔實(shí)施短路，實(shí)施例8在箱內(nèi)溫度達(dá)到15(TC時(shí)將可移動(dòng)隔離片完全抽離隔膜紙的通孔實(shí)施短路。實(shí)施例9和實(shí)施例10將電池D進(jìn)行過充測(cè)試，過充條件為充電電流0.95A，截止電壓12V，實(shí)施例9在4.2V時(shí)將可移動(dòng)隔離片完全抽離隔膜紙的通孔實(shí)施短路，實(shí)施例10在4.7V時(shí)將可移動(dòng)隔離片完全抽離隔膜紙的通孔實(shí)施短路。測(cè)試結(jié)果顯示如表1:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表l中可以看出，在不同短路位置，不同短路類型以及不同安全測(cè)試條件下，內(nèi)部短路的危險(xiǎn)程度不同。運(yùn)用本裝置進(jìn)行安全性研究，可以提供電池內(nèi)部短路的詳細(xì)情況，使電池安全性研究更加深入，為提高電池安全性能提供理論依據(jù)。權(quán)利要求1.一種用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，該電池包括殼體、頂蓋、正極極片、負(fù)極極片和隔膜紙，所述隔膜紙位于正極極片和負(fù)極極片之間，其特征在于，所述隔膜紙中間有通孔，所述電池還包括短路模擬裝置，該裝置包括可移動(dòng)隔離片，位于隔膜紙與正極極片或隔膜紙與負(fù)極極片之間，且該可移動(dòng)隔離片在移動(dòng)過程中可全部覆蓋或部分覆蓋所述隔膜紙的通孔。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，其特征在于，所述短路模擬裝置還包括可伸縮管，該可伸縮管具有封閉端和開口端，所述可移動(dòng)隔離片伸出電池的頂蓋，經(jīng)過開口端與可伸縮管的封閉端固定，可伸縮管的的開口端與頂蓋密閉連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，其特征在于，所述短路模擬裝置還包括連接管，所述連接管的一端與所述可伸縮管的開口端固定連接，所述可伸縮管通過連接管的另一端與頂蓋密閉連接。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，其特征在于，所述短路模擬裝置還包括傳感器，所述傳感器位于殼體和頂蓋圍成的空間內(nèi)，并伸出或通過導(dǎo)線伸出頂蓋，所述傳感器或?qū)Ь€與頂蓋接觸的部分密封。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，其特征在于，所述傳感器位于所述隔膜紙的通孔附近。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，其特征在于，所述傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器中的至少一種。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，其特征在于，所述溫度傳感器是熱電偶，所述壓力傳感器是壓力變送器。專利摘要提供一種用于內(nèi)部短路模擬實(shí)驗(yàn)的電池，該電池包括殼體、頂蓋、正極極片、負(fù)極極片和隔膜紙，所述隔膜紙位于正極極片和負(fù)極極片之間，其特征在于，所述隔膜紙中間有通孔，所述電池還包括短路模擬裝置，該裝置包括可移動(dòng)隔離片，位于隔膜紙與正極極片或隔膜紙與負(fù)極極片之間，且該可移動(dòng)隔離片在移動(dòng)過程中可全部覆蓋或部分覆蓋所述隔膜紙的通孔。本實(shí)用新型提供的電池，能模擬不同短路位置、不同短路類型及不同短路面積的情況，同時(shí)，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，還可提供短路情況下電池的內(nèi)部參數(shù)，用于安全性能研究。文檔編號(hào)H01M6/00GK201112491SQ20072012881公開日2008年9月10日申請(qǐng)日期2007年8月20日優(yōu)先權(quán)日2007年8月20日發(fā)明者濤馮,雷司,冰渠,陳國(guó)營(yíng)申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司