一种可喷射灭火剂的锂电池针刺实验装置的制作方法

本发明涉及一种实验装置，更具体的说是涉及一种可喷射灭火剂的锂电池针刺实验装置。

背景技术：

目前，常见的锂电池针刺机只作为一个触发锂电池热失控的装置。通过针刺造成锂电池内部短路，电池会通过短路点在短时间内向外释放大量能量，导致电池温度在瞬间急剧上升，继而引发连锁反应，导致其发生热失控。由于锂电池的密封壳体结构，以往对于锂电池的针刺实验研究往往只能停留在电池何时冒烟、何时起火和爆炸等外部观测。同时，在抑制锂电池火灾实验中，不同灭火剂只能作用于锂电池表面，往往难以进入锂电池内部，内部化学反应仍然剧烈进行，造成抑制效果不佳。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种在锂电池发生热失控时可将灭火剂喷射进锂电池内部的装置，继而研究不同灭火剂对热失控抑制效果，为保证锂电池安全使用提供思路。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种可喷射灭火剂的锂电池针刺实验装置，包括实验舱、灭火剂钢瓶、锂电池支架和针刺装置，所述锂电池支架设置在实验舱内，所述针刺装置设置在实验舱内，并处于锂电池支架的上方，所述灭火剂钢瓶与针刺装置通过管道连接，以输出灭火剂至针刺装置内。

作为本发明的进一步改进，所述针刺装置包括驱动部件、针刺底座和针管，所述驱动部件为气或液气缸，固定在锂电池支架的上方，且推动杆朝下设置，所述底座固定安装于驱动部件的推动杆上，所述针管固定安装在针刺底座上，并通过管道与灭火剂钢瓶连接，所述针管尖端的位置上固定有热电偶。

作为本发明的进一步改进，所述针管与针刺底座之间固定有缓冲罐，所述缓冲罐的上端与针刺底座的下侧面固定连接，下端与针管的上端同轴固定，并与针管内部相互连通，所述缓冲罐的侧壁设有管道接头，所述管道接头通过管道与灭火剂钢瓶连接。

作为本发明的进一步改进，所述缓冲罐包括罐体和进液管道，所述罐体靠近下端的内侧壁上同轴套接有呈漏斗状的缓冲壁，所述进液管道固定安装在缓冲壁上端的位置上，另一端穿过罐体与管道接头连接并相互连通，另一端沿着缓冲壁斜向下呈螺旋状延伸，所述针管的上端穿入到罐体内，并与缓冲壁的下端漏口连接。

作为本发明的进一步改进，所述锂电池支架包括底板和设置在底板上侧面的夹持装置，所述夹持装置包括开设在底板上侧面的呈圆柱状的夹持槽和嵌设在夹持槽内的夹持块，所述夹持块设有多个，具有夹持边和弧形的嵌合边，以在嵌设在夹持槽内时，嵌合边与夹持槽的槽壁相贴合，夹持边相互之间构成用于夹持锂电池的凹槽结构。

作为本发明的进一步改进，所述嵌合边上设有沿着嵌合边延伸且断面呈半圆形的卡条，所述夹持槽的槽壁上开设有与卡条相适配的卡槽，该卡槽呈环形，当夹持块嵌设在夹持槽内时，卡条嵌入到卡槽内。

本发明的有益效果，该装置可进行多种哈龙替代灭火剂抑制锂电池热失控有效性研究，开展一系列灭火测试。使用针刺机触发锂电池热失控后，立即向锂电池内部喷射不同新型灭火剂，通过测量各参数电池表面与内部温度、电压电阻、烟气浓度，对比各抑制效果可得出较佳的灭火剂。研究结果可为航空运输锂电池灭火剂的选择提供科学的建议，且为锂离子电池消防标准的制定和完善提供实验支撑。

附图说明

图1为实验舱的结构示意图；

图2为针刺装置的结构示意图；

图3为灭火剂钢瓶的结构示意图；

图4为图2中缓冲罐的结构示意图；

图5为图2中锂电池支架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1至5所示，本实施例的一种可喷射灭火剂的锂电池针刺实验装置，包括实验舱1、灭火剂钢瓶2、锂电池支架3和针刺装置4，所述锂电池支架3设置在实验舱1内，所述针刺装置4设置在实验舱1内，并处于锂电池支架3的上方，所述灭火剂钢瓶2与针刺装置4通过管道连接，以输出灭火剂至针刺装置4内，在使用本实施例的实验装置时，首先，打开空气压缩机，随着空气压力增加，利用高压塑管将空气压缩机与针刺装置4接通。气源驱动针刺装置4，通过调节气缸气体流量旋钮来改变针头的移动速度。其次，调节工作台的高度，使刺针接近被测试电池。锂电池与刺针距离约50-60mm左右，把锂电池支架3放到刺针的正下方，固定电池使其不会移动。把针刺装置4放入防爆试验舱内，以防电池起火爆炸。按下控制仪上的启动按钮，测试头刺针缓慢下来，观察刺穿电池，记录测量参数变化。最后，锂电池发生热失控的瞬间，启动灭火剂系统，将灭火剂钢瓶2内的灭火剂喷射出。待各个参数化趋于稳定时，按下控制仪上的停止按钮，测试头刺针上升复位，试验结束。

作为改进的一种具体实施方式，所述针刺装置4包括驱动部件41、针刺底座42和针管43，所述驱动部件41为气或液气缸，固定在锂电池支架3的上方，且推动杆朝下设置，所述底座42固定安装于驱动部件41的推动杆上，所述针管43固定安装在针刺底座42上，并通过管道与灭火剂钢瓶2连接，所述针管43尖端的位置上固定有热电偶，通过上述结构的设置，便可有效的实现上述针刺动作和灭火剂喷射动作了，且整体机构结构简单，容易实现。

作为改进的一种具体实施方式，所述针管43与针刺底座42之间固定有缓冲罐44，所述缓冲罐44的上端与针刺底座42的下侧面固定连接，下端与针管43的上端同轴固定，并与针管43内部相互连通，所述缓冲罐44的侧壁设有管道接头441，所述管道接头441通过管道与灭火剂钢瓶2连接，由于灭火剂钢瓶2的输出压力会比较大，因此若是直接充入到针管43内的话，有可能会出现灭火剂大量注入到锂电池内，使得锂电池快速爆开导致最终实验结果不准确的问题，如此通过缓冲罐44的设置，便可实现对于注入的灭火剂进行缓冲作用，进而避免出现快速爆开的问题。

作为改进的一种具体实施方式，所述缓冲罐44包括罐体443和进液管道442，所述罐体443靠近下端的内侧壁上同轴套接有呈漏斗状的缓冲壁444，所述进液管道442固定安装在缓冲壁444上端的位置上，另一端穿过罐体443与管道接头441连接并相互连通，另一端沿着缓冲壁444斜向下呈螺旋状延伸，所述针管43的上端穿入到罐体443内，并与缓冲壁444的下端漏口连接，如此通过上述结构中漏斗状的缓冲壁444与进液管道442的配合作用，可实现将直冲的灭火剂转换为螺旋向下的运动方式，如此其初期输出的压力便会减小，这样便可有效的避免灭火时因为灭火剂快速喷出导致锂电池爆开而使得实验数据不准确的问题。

作为改进的一种具体实施方式，所述锂电池支架3包括底板31和设置在底板31上侧面的夹持装置32，所述夹持装置32包括开设在底板31上侧面的呈圆柱状的夹持槽321和嵌设在夹持槽321内的夹持块322，所述夹持块322设有多个，具有夹持边和弧形的嵌合边，以在嵌设在夹持槽321内时，嵌合边与夹持槽321的槽壁相贴合，夹持边相互之间构成用于夹持锂电池的凹槽结构，如此通过上述夹持装置32中的夹持槽321和夹持块322的配合作用，便可有效的实现可对圆柱型或是偏平型的锂电池进行夹持固定了，大大的增加了锂电池支架3的适用范围，而且还可通过改变夹持块322形状的方式，来改变夹持边所构成的形状，进而能够实现适用更多不同形状的锂电池进行实验。

作为改进的一种具体实施方式，所述嵌合边上设有沿着嵌合边延伸且断面呈半圆形的卡条，所述夹持槽321的槽壁上开设有与卡条相适配的卡槽，该卡槽呈环形，当夹持块322嵌设在夹持槽321内时，卡条嵌入到卡槽内，通过上述结构的设置，便可简单有效的实现将夹持块322嵌合固定到夹持槽321内了。

综上所述，本实施例的实验装置，通过灭火剂钢瓶2、锂电池支架3和针刺装置4的配合设置，便可有效的实现针刺同步进行灭火的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。