一种电池燃烧特性分析系统的制作方法

1.本实用新型涉及电池燃烧特性研究技术领域，特别是涉及一种电池燃烧特性分析系统。


背景技术：

2.锂电池具有高能量、循环使用寿命长及效率高等优点，广泛应用于各类电子产品中。然而锂电池在造福人类的同时也带来了潜在的危害，锂电池燃烧和爆炸的事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来很大的威胁。掌握锂离子电池燃烧特性，能够有助于为锂电池的安全管理提供科学依据。
3.目前，用于电池燃烧试验的设备通常直接对电池燃烧产生的烟气体进行分析，不能保证用于试验分析的烟气的均匀性，影响检测的准确性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种电池燃烧特性分析系统，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单，且提高了电池燃烧特性分析的准确性。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.本实用新型提供了一种电池燃烧特性分析系统，包括燃烧装置、集烟装置、烟气均混器、排烟管道、排烟模块和气体分析装置，所述集烟装置包括集烟罩，所述燃烧装置设置于所述集烟罩下方，所述集烟罩的上端与所述烟气均混器的进口连通，所述烟气均混器的出口与所述排烟管道的一端连通，所述排烟管道的另一端与所述排烟模块连通，所述气体分析装置与所述排烟管道连通，所述燃烧装置用于使电池燃烧，所述排烟模块能够使所述电池燃烧产生的烟气经由所述集烟罩、所述烟气均混器和所述排烟管道并由所述排烟管道的出烟口排出，所述气体分析装置至少能够检测所述排烟管道内氧气的气体浓度。
7.优选的，所述烟气均混器包括壳体和隔板，所述隔板至少为两个，所述壳体为中空结构，所述壳体的一端与所述集烟罩连通，所述壳体的另一端与所述排烟管道连通，各所述隔板的一端与所述壳体的内壁接触，各所述隔板的另一端与所述壳体的内壁留有间隙，相邻的两个所述隔板分别固定连接于所述壳体的轴向对称面两侧的内壁上。
8.优选的，本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统还包括控制装置、风速调节模块和风速检测模块，所述风速调节模块和所述风速检测模块均能够与所述控制装置通讯连接，所述风速调节模块与所述排烟模块连接，所述风速检测模块固定连接于所述排烟管道的内壁上且能够检测所述排烟管道内的风速，所述控制装置能够通过调节所述风速调节模块的输出电压调节所述排烟模块的排烟速度。
9.优选的，本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统还包括压力检测模块，所述压力检测模块能够与所述控制装置通讯连接，所述压力检测模块固定连接于所述排烟管道的内壁上且能够检测所述排烟管道上任意两点的压差，所述控制装置能够根据所述压力检测模块检测的所述压差获得所述排烟管道内的风速。
10.优选的，本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统还包括激光发射装置和光信号接收装置，所述激光发射装置和所述光信号接收装置均固定连接于所述排烟管道上，所述激光发射装置能够穿过所述烟气并被所述光信号接收装置接收，所述光信号接受装置能够与所述控制装置通讯连接，所述控制装置能够根据所述光信号接受装置的光通量获得所述排烟管道内的烟气的烟密度。
11.优选的，所述燃烧装置包括自动点火装置、燃烧器和燃烧架，所述自动点火装置设置于所述燃烧器上方，所述自动点火装置和所述燃烧器均设置于所述燃烧架下方，所述自动点火装置与所述控制装置通讯连接，所述控制装置能够控制所述自动点火装置进行远程点火，所述燃烧架上方用于放置所述电池且所述燃烧器用于使所述电池燃烧。
12.优选的，本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统还包括气瓶和压力调节模块，所述气瓶与所述燃烧器连通，所述气瓶和所述燃烧器之间的管路上设置有压力调节模块，所述压力调节模块能够与所述控制装置通讯连接，所述压力调节模块能够调节所述气瓶和所述燃烧器之间的管路出口处的燃气压力。
13.优选的，所述集烟装置还包括支撑柱和防火帘，所述集烟罩呈锥形，所述集烟罩的小端与所述烟气均混器固定连接，所述支撑柱和所述防火帘均为多个，各所述支撑柱均与所述集烟罩的大端固定连接并能够支撑所述集烟罩，各所述防火帘均与所述集烟罩的大端固定连接，各所述防火帘设置于相邻的两个所述支撑柱之间，多个所述防火帘在展开状态时能够与多个所述支撑柱形成具有开口的闭合空间，且所述开口与所述燃烧器相对设置，各所述支撑柱的外壁上设有防火纤维板。
14.优选的，所述气体分析装置包括氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪、氢气分析仪和校准系统，所述氧气分析仪、所述二氧化碳分析仪、所述一氧化碳分析仪、所述氢气分析仪和所述校准系统均能够与所述排烟管道连通，且所述氧气分析仪、所述二氧化碳分析仪、所述一氧化碳分析仪、所述氢气分析仪和所述校准系统均能够与所述控制装置通讯连接，所述氧气分析仪能够检测所述排烟管道内的氧气含量，所述二氧化碳分析仪能够检测所述排烟管道内的二氧化碳含量，所述一氧化碳分析仪能够检测所述排烟管道内的一氧化碳含量，所述氢气分析仪能够检测所述排烟管道内的氢气含量，所述校准系统能够对所述氧气分析仪、所述二氧化碳分析仪、所述一氧化碳分析仪和所述氢气分析仪进行校正。
15.优选的，本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统还包括摄像装置和阀门，所述摄像装置能够与所述控制装置通讯连接，所述摄像装置的摄像头朝向所述燃烧器的方向且能够记录所述电池的爆炸影像及爆炸产生的时间，所述排烟管道的出烟口处设有阀门。
16.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
17.本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统，通过检测排烟管道内氧气的消耗量，根据燃烧热释放量测试理论分析获得燃烧热释放速率和燃烧热释放量。在集烟罩和排烟管道之间设有烟气均混器，烟气均混器能够使烟气在进入排烟管道之前充分的混合均匀，提高了气体分析装置检测的准确性，进而提高了电池燃烧特性分析的准确性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统的正视图；
20.图2为图1的左视图；
21.图3为图1的俯视图；
22.图4为本实用新型提供的燃烧装置的结构示意图；
23.图中：100-电池燃烧特性分析系统，1-燃烧装置，101-自动点火装置，102-燃烧器，103-燃烧架，2-集烟装置，201-集烟罩，202-支撑柱，203-防火帘，3-烟气均混器，301-壳体，302-隔板，4-排烟管道，5-排烟模块，6-气体分析装置，7-控制装置，8-风速检测模块，9-压力检测模块，10-激光发射装置，11-光信号接收装置，12-摄像装置，13-阀门，14-气瓶，15-压力调节模块。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.本实用新型的目的是提供一种电池燃烧特性分析系统，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单，且提高了电池燃烧特性分析的准确性。
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
27.如图1-4所示，本实用新型提供了一种电池燃烧特性分析系统100，包括燃烧装置1、集烟装置2、烟气均混器3、排烟管道4、排烟模块5和气体分析装置6，排烟模块5优选为风机，集烟装置2包括集烟罩201，燃烧装置1设置于集烟罩201下方，集烟罩201的上端与烟气均混器3的进口连通，烟气均混器3的出口与排烟管道4的一端连通，排烟管道4的另一端与排烟模块5连通，气体分析装置6与排烟管道4连通，优选的，气体分析装置6设置于集烟装置2外侧，避免电池燃烧损坏气体分析装置6。气体分析装置6与排烟管道4之间设有吸气泵，通过吸气泵伸入到排烟管道4的采样管抽出排烟管道4内的烟气，并传输出到气体分析装置6进行烟气成分及浓度分析。燃烧装置1用于使电池燃烧，排烟模块5能够使电池燃烧产生的烟气经由集烟罩201、烟气均混器3和排烟管道4并由排烟管道4的出烟口排出，具体为烟气在风机的吸力作用下进入集烟罩201并经由烟气均混器3和排烟管道4，最后由排烟管道4的出烟口排出。气体分析装置6至少能够检测排烟管道4内氧气的气体浓度。通过检测排烟管道4内氧气的消耗量，根据燃烧热释放量测试理论分析获得燃烧热释放速率和燃烧热释放量。在集烟罩201和排烟管道4之间设有烟气均混器3，烟气均混器3能够使烟气在进入排烟管道4之前充分的混合均匀，提高了气体分析装置6检测的准确性，进而提高了电池燃烧特性分析的准确性。
28.优选的，烟气均混器3包括壳体301和隔板302，优选的，壳体301尺寸为900mmx900mmx900mm，壳体301和隔板302耐温高达1200℃。隔板302至少为两个，优选为两
个，壳体301为中空结构，壳体301的一端与集烟罩201连通，壳体301的另一端与排烟管道4连通，各隔板302的一端与壳体301的内壁接触，各隔板302的另一端与壳体301的内壁留有间隙，相邻的两个隔板302分别固定连接于壳体301的轴向对称面两侧的内壁上。优选的，各隔板302与壳体301连接的端部与相邻的隔板302与壳体301连接的端部关于壳体301的轴向对称面对称设置。结构简单，增加了烟气的路径，能够对烟气起到很好的均混作用。
29.本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统100还包括控制装置7、风速调节模块和风速检测模块8，优选的，控制装置7包括控制操作台和控制分析柜，风速调节模块为变频器，风速检测模块8为风速探头，风速调节模块集成于控制装置7内。风速调节模块和风速检测模块8均能够与控制装置7通讯连接，风速调节模块与排烟模块5连接，风速检测模块8固定连接于排烟管道4的内壁上且能够检测排烟管道4内的风速，控制装置7能够通过调节风速调节模块的输出电压调节排烟模块5的排烟速度，即控制器通过控制变频器的输出电压来调节风机的风速，进而调节排烟的速度。具体的，控制装置7能够根据风速检测模块8检测的风速信号实时调整风速调节模块的电压，从而保证风速恒定且与风速预设值一致，避免风速变化对实验结果造成影响，提高实验的准确性。
30.本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统100还包括压力检测模块9，压力检测模块9优选为压差计，压力检测模块9能够与控制装置7通讯连接，压力检测模块9固定连接于排烟管道4的内壁上且能够检测排烟管道4上任意两点的压差，控制装置7能够根据压力检测模块9检测的压差获得排烟管道4内的风速，并与风速检测模块8检测的风速进行对比，从而进行风速校准。
31.本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统100还包括激光发射装置10和光信号接收装置11，光信号接收装置11优选为光电池信号监测系统，激光发射装置10和光信号接收装置11均固定连接于排烟管道4上，激光发射装置10能够穿过烟气并被光信号接收装置11接收，优选的，激光发射装置10的发射端与光信号接收装置11的接收端相对设置且关于排烟管道4的轴向对称面对称设置。光信号接受装置能够与控制装置7通讯连接，控制装置7能够根据光信号接受装置的光通量获得排烟管道4内的烟气的烟密度。通过测量电池燃烧产生的烟气中固体尘埃对光的反射而造成光通量的损失，来评价烟密度的大小，以便更好的模拟电池在真实火灾环境下的产烟行为，为研究电池的产烟率提供有利的依据。优选的，还包括用于烟密度测试的自动校准系统和补偿光电探测系统，以提高烟密度测试的准确性。
32.燃烧装置1包括自动点火装置101、燃烧器102和燃烧架，优选的，燃烧器102材质为不锈钢，耐温度高，结构强度高，美观耐腐蚀；燃烧器102为沙盒燃烧器102，燃烧器102的方形外壳内部盛放有颗粒沙子，底部为燃气进口，燃气由沙子缝隙从下往上排出，产生向上的火焰。燃烧架由不锈钢方管和钢丝网焊接而成，将电池放置到钢丝网上，钢丝网对火焰燃烧的影响很小，能够保证电池充分接触火焰。自动点火装置101包括电子点火包和离子点火针，自动点火装置101设置于燃烧器102上方，自动点火装置101和燃烧器102均设置于燃烧架下方，自动点火装置101与控制装置7通讯连接，控制装置7能够控制自动点火装置101进行远程点火，燃烧架上方用于放置电池且燃烧器102用于使电池燃烧。通过自动点火装置101进行远程点火，节省人力，且能够避免点火过程对人员造成烧伤。优选的，工作人员能够在控制操作台上操作实现远程点火。
33.本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统100还包括气瓶和压力调节模块，压力
调节模块优选为调压阀，气瓶与燃烧器102连通，气瓶和燃烧器102之间的管路上设置有压力调节模块，压力调节模块能够与控制装置7通讯连接，压力调节模块能够调节气瓶和燃烧器102之间的管路出口处的燃气压力。具体为，控制装置7通过控制调压阀的开启的大小程度来控制进入燃烧器102的燃气的压力和流量。通过控制燃烧器102火焰的燃烧程度来控制电池的燃烧速度等，能够获得特定燃烧速度下电池的燃烧特性，且能够获得不同燃烧速度下电池的燃烧特性。
34.集烟装置2还包括支撑柱202和防火帘203，集烟罩201呈锥形，优选的，集烟罩201为不锈钢材质，集烟罩201的大端开口尺寸为4000mmx4000mm，集烟罩201的高度为1000mm，集烟罩201钢板厚度为2mm。集烟罩201的尺寸参数能够根据实验室实际条件调整，应用灵活。集烟罩201选用槽钢龙骨支架组成，结构强度高，抗高温不变形，安全牢固集，参考iso9705标准要求设计。集烟罩201可在电池试样燃烧或发生爆燃时防止烟气外溢而导致热释放量测量出现误差；同时亦不形成封闭空间，避免爆燃瞬间气压无法释放的风险。集烟罩201的小端与烟气均混器3固定连接，支撑柱202和防火帘203均为多个，各支撑柱202均与集烟罩201的大端固定连接并能够支撑集烟罩201，各防火帘203均与集烟罩201的大端固定连接，各防火帘203设置于相邻的两个支撑柱202之间，多个防火帘203在展开状态时能够与多个支撑柱202形成具有开口的闭合空间，且开口与燃烧器102相对设置，优选的，燃烧器102设置于开口正中心的下方，有利于减少烟气泄漏。各支撑柱202的外壁上设有防火纤维板。
35.气体分析装置6包括氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪、氢气分析仪和校准系统，优选的，氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪、氢气分析仪和校准系统集成为气体分析装置6；氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪、氢气分析仪和校准系统均能够与排烟管道4连通，且氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪、氢气分析仪和校准系统均能够与控制装置7通讯连接，氧气分析仪能够检测排烟管道4内的氧气含量，二氧化碳分析仪能够检测排烟管道4内的二氧化碳含量，一氧化碳分析仪能够检测排烟管道4内的一氧化碳含量，氢气分析仪能够检测排烟管道4内的氢气含量。气体分析装置6能够检测电池燃烧产生的烟气的多种主要成分及其含量，能够为电池的安全性研究提供更为全面的实验数据。校准系统能够对氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪和氢气分析仪进行校正。优选的，校准系统能够检测排烟管道4内的氮气含量并根据空气的成分组成比例分别计算排烟管道4内的氧气含量、排烟管道4内的二氧化碳含量、排烟管道4内的一氧化碳含量和排烟管道4内的氢气含量，且校准系统能够将排烟管道4内的氧气含量的计算值与氧气分析仪的测量值进行对比并对氧气分析仪进行校正，同理，对二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪和氢气分析仪进行校正。能够同时对多个分析仪进行校准，方便快捷。
36.本实用新型提供的电池燃烧特性分析系统100还包括摄像装置12和阀门13，阀门13优选为风阀，摄像装置12能够与控制装置7通讯连接，摄像装置12的摄像头朝向燃烧器102的方向且能够记录电池的爆炸影像及爆炸产生的时间，电池的爆炸影像及爆炸产生的时间能够在电脑上显示。优选的，摄像装置12还能够记录电池爆炸时的火光、冲击等全部电池失效时宏观影像。排烟管道4的出烟口处设有阀门13，实验完成后，关闭阀门13，防止雨水进入排烟管道4。
37.优选的，控制装置7和气体分析装置6设置于控制室房内，控制室房的墙壁上贴有耐火纤维板，耐火纤维板厚度为50mm以上，持续耐温不低于1600℃。排烟管道4上还设置有
温度传感器，温度传感器优选为热电偶，温度传感器与控制装置7通讯连接，用于监测排烟管道4的温度，避免温度过高对设备造成损坏。排烟管道4上还设置有风速分流装置，气体分析装置6、风速检测模块8和激光发射装置10等检测装置均是采集的经过风速分流装置的烟气。
38.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。