专利名称：一种电池安全性能的测试方法和测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池的测试方法和测试装置，更确切地说是涉及一种具有安全阀的电池安全性能的测试方法和测试装置。
背景技术：
目前由于电池的广泛应用，人们对电池性能要求越来越高，而优良的安全性能是电池使用的前提条件。为衡量电池安全性能，目前较常采用的方法是进行下列实验内外部短路、过充、针刺、平板冲击、加热等，以上方法在验证电池安全性方面有着重要的作用，却同时存在一些缺点1、滞后性需要电池生产完成后才能评估出电池的安全性能；2、定性结果以上实验方法均为定性实验，无法提供量化的结果；3、实验操作较复杂，还具有较大的危险性。

发明内容本发明所要解决的问题是提供一种在电池生产完成之前进行测试、能提供精确的量化结果、操作简单安全的电池安全性能检测方法。
本发明所要解决的另一个问题是提供一种可以用于检测电池安全性能的装置。
本发明技术方案的思路是由于电池爆炸的主要原因是内压过高，内部气体不能及时从电池安全阀排放，故可以通过测试电池安全阀排气能力来评估电池的安全性能。测试的原理是根据气体等温方程PV＝C(常数)得来的。在恒温条件下，将待测试样品(可以是电池安全阀、没有注入电解液的电池或没有放入极芯的空心电池)的内部压力升至固定的气压值P0，记录待测试样品内压由P0下降到P1所需要的时间t，就可以计算出待测试样品(可以是电池安全阀、没有注入电解液的电池或没有放入极芯的空心电池)的排气速度。根据公式PV＝C，它的计算方法如下P0V0＝P1V1+P2V2---------------------------------------(1)P0，V0------排气前测试样品内部的气压值和气体体积；
P1，V1------排气后测试样品内部的气压值和气体体积；P2，V2------排出到测试样品外的气压值和体积；由于测试样品排气后测试样品外壳的体积不变，故V1＝V0；----(2)P2为排出到测试样品外的气压值，即为环境大气压，一般情况下环境大气压为1标准大气压，故P2＝1*105Pa＝0.1MPa。----------------(3)设v为测试样品排气速度(单位L/S)，排气所需要的时间为t，则V2＝vt----------------------------------------------------(4)由以上(1)、(2)、(3)、(4)式可得v＝10*(P0-P1)*V0/t--------------------------------------(5)在测试时，模拟测试样品排气的情况，预先设计好固定体积为V0的储气箱和需要的气压降ΔP＝P0-P1，那么根据公式(5)，只要测试样品的排气时间就可以知道排气速度。然而，当V0较小时，排放一小部分气体就很容易引起压降过大，时间过快，这样非常不利于测试的精确性。为了消除这一误差，采用一较大体积的储气箱，利用“大体积”储气箱来给排气口稳定地供气，可使其测试时间较长，这样就可以较为精确地测出排气时间，算出排气速度。根据所得知的排气速度可以对电池的安全性能进行评估，排气速度越快，电池的安全性能就越高。
本发明电池安全性能检测方法是由以下技术方案实现的一种电池安全性能的测试方法，包括以下步骤1)将待测试样品固定并与储气装置相连接，使气体可以通过储气装置的出气口进入待测试样品中；2)向储气装置中充气，使储气装置中气压值到达预定的目标值P0；3)打开待测试样品与储气装置间设有的阀门，使气体进入待测试样品中，同时记录待测试样品气压由P0转变为P1的时间t，利用v＝10*(P0-P1)*V0/t得出测试样品的排气速度，与所设定的标准进行比较，从而判断出测试样品的安全性能；其中，P0为排气前测试样品内部的气压值；P1为排气后测试样品内部的气压值；V0为储气装置的气体体积。
本发明电池安全性能的检测装置，是由以下技术方案实现的一种电池安全性能的检测设备，包括一储气装置和一样品固定装置，所述储气装置至少设有一进气口和一出气口，所述样品固定装置与储气装置间设有保证储气装置中的气体可以进入测试样品连接通气装置，所述储气装置的出气口与样品固定装置的进气口相密封连接，储气装置上设有压力显示装置，所述储气装置与样品固定装置间设有阀门。
上述技术方案可进一步改进为所述样品固定装置包括一上模、下模，所述上模与下模为螺纹连接，所述下模中至少设有一与储气装置相连接的下模通孔。
所述样品固定装置包括一上模、下模，所述上模与下模为螺钉连接，所述下模中至少设有一与储气装置相连接的下模通孔。
所述下模中设有一弹性体，所述弹性体中设有与下模通孔相对应的弹性体通孔。
所述下模与被测样品间设有密封垫，所述密封垫中设有与下模通孔相对应的通孔。
本发明电池安全性能的测试方法有益效果是，它不仅解决了电池排气能力量化的问题，而且也可以预先得出电池的安全性能，操作简单安全。利用本发明检测设备可以测出电池安全阀的排气速度，从而可以得知电池的安全性能。

图1是本发明电池安全性能测试装置结构示意2是实施例测试样品固定装置结构示意3是实施例1电池盖帽排气时间比较4是实施例1电池盖帽排气速度比较5是实施例2电池盖帽排气时间比较6是实施例2电池盖帽排气速度比较7是实施例3电池盖帽排气时间比较8是实施例3电池盖帽排气速度比较图符号说明1-加压装置 2、4、7-压力表3-减压阀6-储气箱8-泄气阀9、10-阀门
11-铜管支撑体 30-密封垫12-电池盖帽 13-气管14-上模 15-铜管16-下模 18-支撑台面20-螺钉 21-弹性体22-底面 24-立柱26-转换接头 28-气管接头具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1如图1所示，电池安全性能测试设备包括一加压装置1，一储气装置6，加压装置1与储气装置6之间通过气管13密封连接，同时在上述加压装置1与储气装置6间依次设有与气管13相连接的压力表2、减压阀3和压力表4，压力表2用于测量加压装置内的气压，压力表4用于测量储气装置6内的气压。储气装置6中设有压力表7和泄气阀8，压力表7用于测量储气装置6中的气压，储气装置6采用内部体积为13L的储气箱。
所述电池安全性能测试设备还包括一测试样品固定装置，样品固定装置包括一上模14和一下模16。下模16通过铜管15与储气装置6密封连接，在上述储气装置6与下模16间设有与铜管15相连接的阀门9，阀门9用于控制储气装置6与下模16间连通的打开和关闭。下模16中设有与铜管15相通的通孔，下模16设有外螺纹，上模14位于下模16上方，上模14设有与下模16中的外螺纹相配合的内螺纹。测试样品为电池盖帽12，盖帽12中设有安全阀，盖帽12放置在上模14与下模16间，安全阀的位置与下模16中的通孔相一致。
铜管15由铜管支撑体11固定于支撑台面18上，储气装置6置于支撑台面18上。
测试方法如下将电池盖帽12固定在下模16和上模14间，打开阀门10并调节减压阀门3，使加压装置1与储气箱6连通，在压力表7显示为4.0MPa时，关闭阀门10；打开阀门9使储气箱6与下模16和电池盖帽12连通，同时开始记时，在压力表7显示的气压降低到3.9MPa时停止记时，因为电池铜管15和气管13内的气体体积远远小于储气箱6内的体积，所以可以忽略铜管15和气管13内的气体，利用公式v＝10*(P0-P1)*V0/t，可以得出电池盖帽12的排气速度。
按以上测试方法，分别对A和B两组A型镍镉电池的电池盖帽进行测试，A型镍镉电池的电池盖帽技术标准为从4.0MPa降到3.9MPa，排气时间≤9秒，排气速度≥1.44升/秒。
排气时间如图3所示，通过图3可以看出，组B的排气时间高于9秒，因此使用该组电池盖帽的电池的安全性能较低，组A的排气时间低于9秒，因此使用该组电池盖帽的电池的安全性能较高。
排气速度如图4所示，通过图4可以看出，组A的排气速度高于标准1.44升/秒，所以使用该组电池盖帽的电池的安全性能较高；组B的排气速度低于标准1.44升/秒，所以使用该组电池盖帽的电池的安全性能较低。
实施例2除了采用A和B两组AA型镍镉电池的电池盖帽以及储气箱内压由3.6MPa降到3.5MPa外，其余同实施例1，AA型的镍镉电池的电池盖帽技术标准为从3.6MPa降到3.5MPa，排气时间≤12秒，排气速度≥1.08升/秒。
排气时间如图5所示，通过图5可以看出，组B的排气时间高于12秒，因此使用该组电池盖帽的电池的安全性能较低，组A的排气时间低于12秒，因此使用该组电池盖帽的电池的安全性能较高。
排气速度如图6所示，通过图6可以看出，组A的排气速度高于标准1.08升/秒，所以使用该组电池盖帽的电池的安全性能较高；组B的排气速度低于标准1.08升/秒，所以使用该组电池盖帽的电池的安全性能较低。
实施例3除了采用A和B两组Sc型镍镉电池的电池盖帽以及储气箱内压由3.6MPa降到3.5MPa以外，其余同实施例1，Sc型的镍镉电池的电池盖帽技术标准为从3.6MPa降到3.5MPa，排气时间≤4秒，排气速度≥3.25升/秒。
排气时间如图7所示，通过图7可以看出，组B的排气时间高于4秒，因此使用该组电池盖帽的电池的安全性能较低，组A的排气时间低于4秒，因此使用该组电池盖帽的电池的安全性能较高。
排气速度如图8所示，通过图8可以看出，组A的排气速度高于标准3.25升/秒，所以使用该组电池盖帽的电池的安全性能较高；组B的排气速度低于标准3.25升/秒，所以使用该组电池盖帽的电池的安全性能较低。
测试样品固定装置还可以采用如图2所示结构，包括与支撑台面18相连接的立柱24、一位于立柱24上方的底面22，底面22中设有螺纹孔，转换接头26一端与上述螺纹孔相配合，另一端与气管接头28相连接，转换接头26中设有与气管13相应的通孔。下模16和底面22通过螺钉20相连接，下模16和底面22间设有保证密封性能的弹性体21，下模16和测试样品盖帽12间设有保证密封性能的密封垫30，弹性体21中设有与转换接头26中通孔相对应的通孔，密封垫30和下模16中均设有与弹性体21中通孔相对应的通孔，下模16设有外螺纹，上模14设有与下模16中外螺纹相配合的内螺纹，上模14中设有固定电池盖帽的台阶。
当然，还可以采用螺钉连接的方式将上模14和下模16连接在一起。还测试样品可以采用没有装入电芯的空电池或已经装入电芯但没有注入电解液的电池来代替电池盖帽进行测试，如果是这样就需要在测试样品中设置相应的进气孔。
权利要求
1.一种电池安全性能的测试方法，包括以下步骤1)将待测试样品固定并与储气装置相连接，使气体可以通过储气装置的出气口进入待测试样品中；2)向储气装置中充气，使储气装置中气压值到达预定的目标值P0；3)打开待测试样品与储气装置间设有的阀门，使气体进入待测试样品中，同时记录待测试样品气压由P0转变为P1的时间t，利用v＝10*(P0-P1)*V0/t得出测试样品的排气速度，与所设定的标准进行比较，从而判断出测试样品的安全性能；其中，P0为排气前测试样品内部的气压值；P1为排气后测试样品内部的气压值；V0为储气装置的气体体积。
2.一种电池安全性能的测试装置，其特征在于，包括一储气装置、一样品固定装置，所述储气装置至少设有一进气口和一出气口，所述样品固定装置与储气装置间设有保证储气装置中的气体可以进入测试样品连接通气装置，所述储气装置的出气口与样品固定装置的进气口相密封连接，储气装置上设有压力显示装置，所述储气装置与样品固定装置间设有阀门。
3.如权利要求2所述的电池安全性能的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括一加压装置，所述加压装置与储气装置间设有压力显示装置和减压阀。
4.如权利要求2或3所述的电池安全性能的测试装置，其特征在于，所述样品固定装置包括一上模、下模，所述上模与下模为螺纹连接，所述下模中至少设有一与储气装置相连接的下模通孔。
5.如权利要求2或3所述的电池安全性能的测试装置，其特征在于，所述样品固定装置包括一上模、下模，所述上模与下模为螺钉连接，所述下模中至少设有一与储气装置相连接的下模通孔。
6.如权利要求4所述的电池安全性能的测试装置，其特征在于，所述下模中设有一弹性体，所述弹性体中设有与下模通孔相对应的弹性体通孔。
7.如权利要求5所述的电池安全性能的测试装置，其特征在于，所述下模中设有一弹性体，所述弹性体中设有与下模通孔相对应的弹性体通孔。
8.如权利要求4所述的电池安全性能的测试装置，其特征在于，所述下模与被测样品间设有密封垫，所述密封垫中设有与下模通孔相对应的通孔。
9.如权利要求5所述的电池安全性能的测试装置，其特征在于，所述下模与被测样品间设有密封垫，所述密封垫中设有与下模通孔相对应的通孔。
全文摘要
本发明提供一种电池安全性能的测试方法和测试装置，测试方法中通过测试储气装置中气压由P
文档编号G01R31/36GK1773305SQ20041005230
公开日2006年5月17日 申请日期2004年11月14日 优先权日2004年11月14日
发明者汪鲁建, 韩垂华, 陈国藩, 梁忠宇 申请人:比亚迪股份有限公司