本實用新型屬于電池檢測領域，尤其涉及一種電動自行車用鋰離子電池安全檢測裝置及方法。

背景技術：

鋰離子電池被認為是性能最為優(yōu)越的可充電電池，有“終極電池”之稱。雖然產業(yè)化只有十多年的時間，市場對于鋰離子電池的巨大需求，以及人力、物力、財力的大規(guī)模投入，引導該行業(yè)逐漸走強，使鋰離子電池在電動自行車的應用成為可能。

電動自行車用鋰離子電池，為近年來新發(fā)展和商品化的一種電池體系，其替代鉛酸蓄電池作為電動自行車動力已成為必然趨勢。鋰離子動力電池具有工作電壓高、體積小、重量輕，比能量高、循環(huán)壽命長、快速充電等優(yōu)良特性。這些特點可解決電動自行車設計中的瓶頸問題，極大提高綜合性能。目前，鋰離子動力電池成本還比較高，占到整車成本的1/3到1/2，遠大于鉛酸電池在整車成本中的比重。但隨著技術的進步和成熟，在電動自行車上采用鋰電池，是未來電動自行車發(fā)展的趨勢。

電動自行車用鋰離子電池，在具備眾多優(yōu)點的同時，由于比能量高，材料穩(wěn)定性相對差，安全問題也日益突出。電動自行車用鋰離子電池的重量約為4公斤，比手機電池大100多倍，儲存的能量也相應增加上百倍，能量的增加也意味著危險性的大幅提高。同時，鋰離子電池組的單體電池間存在差異，充電時，部分電池被過充，部分電池未充滿電，放電時部分電池未放完電，部分則被過放，惡性循環(huán)，電池容易發(fā)生危險。同時，因為電動自行車用鋰離子電池使用環(huán)境的特殊性，更多的發(fā)生擠壓、針刺、浸水等情況，對其性能有特殊要求。在自行車用鋰離子電池研發(fā)和使用中，曾多次出現爆炸和燃燒事件，電池自燃的事件也多次發(fā)生。

隨著自行車用鋰離子電池的快速發(fā)展、普及，商品化已經成為必然的趨勢。急需開展相關安全性能技術研究，為我國相關法律法規(guī)的制定實施提供必要的技術支持，以保障電池產品生產及使用安全。自行車用鋰離子電池的安全性能檢測關鍵技術的研究，將促進我國電池健康、有序地發(fā)展，同時也為應對國外技術性貿易壁壘提供強有力的科技支撐。尤其是在現階段，掌握先機，采取主動，才能保證我國在自行車用鋰離子電池的全面商品化的時期，在世界電池貿易中立于不敗之地。

由于我國在電池產品安全方面研究起步較晚，電動自行車用鋰離子電池是近年來研發(fā)和商品化的一個電池體系。雖然也制定了一些標準，但檢測體系還很不完善，相關技術落后，儀器設備缺乏，很難為我國相關法律法規(guī)的實施提供有力的技術支持。目前，檢測主要依據：IEC 62133《含堿性或非酸性電解液的二次單體電池和電池的安全要求》，QBT_2947.3-2008《電動自行車用蓄電池及充電器_第1部分：鋰離子蓄電池及充電器》，但以上幾個標準和法規(guī)主要針對便攜式鋰離子電池或主要側重于電池的性能要求，不能滿足電動自行車用鋰離子動力電池的安全檢測要求。

目前，大規(guī)模使用的商用鋰離子電池的特點是內部為多層重復的層級結構，在使用過程中電池衰減的原因有很多，包括材料惡化、電解液濃度變化、隔膜損壞等，但常見的是電極、隔膜等層級結構的厚度、形體發(fā)生變化，產生為裂紋和缺陷，同時伴隨著固體表面電解質膜(SEI)等界面層的生成和消解，因此，針對電池性能衰減的分析應重點關注電池內部電極、隔膜、SEI等多層級結構厚度和形態(tài)變化。

技術實現要素：

為了解決現有技術中存在的缺陷，本實用新型提供一種電動自行車用鋰離子電池的安全檢測裝置，一次性實現電池的多項安全性能參數的檢測、評估，不僅彌補了電動自行車用鋰離子電池安全性能檢測的技術空白，并且有效提高檢測效率。

本實用新型的技術方案提供了一種電動自行車用鋰離子電池的安全檢測裝置，該裝置包括如下部件：

防爆箱體3、底座2、充電裝置16、放電裝置17、超聲波探頭4、加熱裝置15、第二溫度傳感器8、攝像機5、進氣孔6、出氣孔7；

所述底座2由耐高溫合金制造，設置在防爆箱體3底部，并設有滑軌13，滑軌13上設置兩塊可拆卸的夾板11，該夾板11安裝在被測電池1兩側，且可在底座2上滑動和固定；

所述夾板11均設置第一溫度傳感器23和變形檢測片18，第一溫度傳感器23通過線路與控制系統的溫度數據處理模塊連接，并通過顯示器顯示溫度，變形檢測片靠近電池一側上設有多個檢測觸點22和第一溫度傳感器23，另一側設有正極引出線19、負極引出線20和第一溫度傳感器線路21，所述檢測觸點22通過正極引出線19、負極引出線20連接控制系統的變形數據處理模塊，并通過顯示器顯示變形情況；

所述超聲波探頭4設置在防爆箱體3頂層的中部，并通過線纜構件和移動終端24連接，所述線纜構件包括電連接的超聲波發(fā)射接收模塊、測量電路、供電電路和控制電路，所述線纜構件通過3.5mm音頻頭與移動終端連接；所述超聲波探頭方向可調，其對準電池的電池內部電極。

所述防爆箱體門相對的一側側壁上設置有充電插座9和放電插座10，分別與所述充電裝置16和放電裝置17連接；該側壁上還均勻設置第二溫度傳感器8；

所述防爆箱體3底部、底座2下部設置有加熱裝置15；

所述防爆箱體3頂層的中部還設置攝像機5，攝像機5將圖像數據輸送到圖像數據處理模塊，并在顯示器上顯示，從而實現實時監(jiān)測防爆箱體內部電池情況；

所述進氣孔6和出氣孔7分別設置在防爆箱體3頂層的兩側。

所述加熱裝置為電加熱裝置。

所述防爆箱體3還設置箱體門12，門上設置把手14。

所述第二溫度傳感器8為多個。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、同時檢測鋰離子電池的多項安全指標，提高了檢測效率，節(jié)約了檢測經費；

2、檢測裝置結構簡單、安全性能高；

3、采用超聲波檢測電池內部結構，可以在不破壞電池的情況下，準確判斷電池內層結構的變化；

4、采用自制的夾板，提高了變形檢測的準確性，同時創(chuàng)造性的設置滑軌，有效提高夾板的重復利用度，降低檢測成本。

附圖說明

圖1是本實用新型電動自行車用鋰離子電池的安全檢測裝置的示意圖；

其中，被測電池1，底座2，防爆箱體3，超聲波探頭4，攝像機5，進氣孔6，出氣孔7，第二溫度傳感器8，充電插座9，放電插座10，夾板11，箱體門12，滑軌13，把手14，加熱裝置15，充電裝置16，放電裝置17，變形檢測片18，正極引出線19，負極引出線20，第一溫度傳感器線路21，變形檢測觸點22，第一溫度傳感器23，移動終端24。

圖2是本實用新型夾板示意圖；

圖3是本實用新型超聲波探頭處理流程示意圖；

圖4是本實用新型溫度、變形、圖像數據處理流程示意圖。

具體實施方式

本實用新型第二技術方案提供了一種電動自行車用鋰離子電池的安全檢測方法，該方法使用上述裝置；具體包括如下操作：

（一）析鋰檢測

將電池放置在底座上，在電池兩側軌道上安裝夾板，調整兩塊夾板位置使夾板夾緊電池；

將電池的充、放電線路分別連接充電插座9和放電插座10；開啟超聲波探頭4，調整所述超聲波探頭方向可調，其對準電池的電池內部電極；

在不同溫度下，采用不同充放電倍率對鋰離子電池進行充放電處理，包括：

A)0℃下進行0.3C充電，0.5C放電，循環(huán)3～20次，對電池進行析鋰檢測；

B)10℃下進行0.7C充電，0.5C放電，循環(huán)3～20次，對電池進行析鋰檢測；

C)20℃下進行1.2C充電，0.5C放電，循環(huán)3～20次，對電池進行析鋰檢測；

D)30℃下進行1.8C充電，0.5C放電，循環(huán)3～20次，對電池進行析鋰檢測；

所述步驟A)、B)、C)、D)沒有順序限定；

根據超聲波信號的變化來分析和探索電池內部不同層級結構變化，包括厚度、形體發(fā)生變化、產生為裂紋和缺陷；

析鋰檢測結束后，關閉超聲波探頭，拔下電池的充放電線路；

（二）變形檢測

繼續(xù)升高溫度，利用夾板11設置的變形檢測片22檢測電池的變形情況，所述夾板11還設置第一溫度傳感器23，第一溫度傳感器23通過線路與控制系統的溫度數據處理模塊連接，并通過顯示器顯示溫度，變形檢測片靠近電池一側上設有多個檢測觸點22和第一溫度傳感器23，另一側設有正極引出線19、負極引出線20和第一溫度傳感器線路21，所述檢測觸點22通過正、負極引出線19、20連接控制系統的變形數據處理模塊，并通過顯示器顯示變形情況；形成電池變形-溫度曲線，以檢測鋰離子電池的安全使用溫度；

（三）燃燒檢測

變形檢測結束后，從底座2上取出夾板11，利用加熱裝置15繼續(xù)對鋰離子電池進行加熱，開啟所述防爆箱體3頂層的中部還設置攝像機5，進氣孔6和出氣孔7，并在進氣孔通入空氣；隨著鋰離子電池溫度的不斷上升，攝像機5將鋰離子電池的圖像數據輸送到圖像數據處理模塊，并在顯示器上顯示，從而實現實時監(jiān)測防爆箱體內部電池情況，設置在防爆箱體側壁的第二溫度傳感器8將箱體內的實時溫度傳送到圖像數據處理模塊，結合顯示器顯示的圖像檢測確定鋰離子電池的燃點，進而確定電池的防燃安全溫度；

（四）檢測報告

將上述數據輸出，得到鋰離子電池的檢測報告。