專利名稱：一種動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的緊缺和環(huán)境污染的加重，新能源汽車被視為是新時(shí)代最理想的交通工具。新能源汽車包括電動(dòng)車、混合動(dòng)力車和太陽能汽車等，其中電動(dòng)車/混合動(dòng)力車的研究與發(fā)展，被認(rèn)為是目前解決能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的最現(xiàn)實(shí)、最有效的途徑之一，因此電動(dòng)車/混合動(dòng)力車的開發(fā)和利用受到了世界各國的普遍重視。動(dòng)力電池是電動(dòng)車/混合動(dòng)力車的關(guān)鍵部件，也是制約電動(dòng)車/混合動(dòng)力車發(fā)展的關(guān)鍵。例如，2011年4月杭州某品牌電動(dòng)出租車由于動(dòng)力電池成組后不能完全滿足車輛使用環(huán)境的要求，在應(yīng)用過程中出現(xiàn) 了電池漏液、絕緣受損以及局部短路的情況，從而在電池反復(fù)使用后引起其自燃事故。2011年7月，上海一輛純電動(dòng)825路公交車在運(yùn)行過程中發(fā)生自燃，據(jù)電動(dòng)車的制造商稱，自燃原因是車輛上的動(dòng)力電池出現(xiàn)問題。所以，必須對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行深入系統(tǒng)的失效分析，以便不斷的提高動(dòng)力電池的可靠性和安全性。目前，針對(duì)動(dòng)力電池還沒有形成一套相對(duì)完整、系統(tǒng)性以及可操作性強(qiáng)的失效分析系統(tǒng)，使得現(xiàn)有的動(dòng)力電池失效分析手段不能系統(tǒng)有效地及時(shí)反饋失效原因。
發(fā)明內(nèi)容為確保動(dòng)力電池的安全運(yùn)行，本實(shí)用新型提出了一種動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)，其能夠?qū)?dòng)力電池的失效模式進(jìn)行系統(tǒng)性地判斷和評(píng)估，并及時(shí)反饋失效原因，為后期提高動(dòng)力電池的安全性和可靠性提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。一種動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)，包括外觀觀察模塊、電性能測(cè)試模塊、電池內(nèi)部檢測(cè)模塊、保護(hù)電路檢測(cè)模塊，其中，外觀觀察模塊，用于對(duì)動(dòng)力電池的外觀、形變以及內(nèi)氣壓進(jìn)行觀察，其包括配合人眼進(jìn)行觀察以判斷動(dòng)力電池是否有變形和/或破損和/或滲漏和/或污染的放大鏡裝置，用于打開動(dòng)力電池蓋板以查看動(dòng)力電池的安全閥周圍是否有酸液以及橡膠密封圈是否有粘連和/或損壞的開關(guān)工具裝置，以及用以檢測(cè)動(dòng)力電池氣壓的電池內(nèi)壓測(cè)試裝置；電性能測(cè)試模塊，用于對(duì)所述動(dòng)力電池的電壓、內(nèi)阻以及容量進(jìn)行測(cè)試，對(duì)電壓進(jìn)行的測(cè)試包括開路電壓測(cè)試、終止電壓測(cè)試和工作電壓測(cè)試；電池內(nèi)部檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述動(dòng)力電池的電極材料進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)和/或能譜分析和/或X射線衍射檢測(cè)；保護(hù)電路檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述動(dòng)力電池的保護(hù)電路進(jìn)行測(cè)試，其包括對(duì)動(dòng)力電池的過充檢測(cè)和/或過放檢測(cè)和/或過電流檢測(cè)和/或短路保護(hù)檢測(cè)。其中，所述電性能測(cè)試模塊至少包括萬用表裝置、內(nèi)阻儀裝置。其中，所述保護(hù)電路檢測(cè)模塊至少包括電池防爆箱裝置。[0012]其中，所述掃描電鏡檢測(cè)所采用的掃描電鏡為日本電子JEOL生產(chǎn)的JSM-5600LV掃描電子顯微鏡，所述X射線衍射檢測(cè)所采用的X射線檢測(cè)儀器為德國Bruker生產(chǎn)的D8Focus型粉末X-射線衍射儀。

附圖I為本實(shí)用新型所述分析系統(tǒng)的工作實(shí)施流程圖；附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)框具體實(shí)施方式
已知的動(dòng)力電池的失效模式主要有容量衰減，泄氣和漏液，集流體腐蝕，熱失控等。動(dòng)力電池失效是一個(gè)復(fù)雜的過程，失效原因也錯(cuò)綜復(fù)雜、多種多樣，一類與動(dòng)力電池材
料性能退化及產(chǎn)品制造缺陷相關(guān)，例如電極(正極、負(fù)極)性能衰退，電解液?jiǎn)适?，隔膜性能老化等；另一類與動(dòng)力電池使用環(huán)境及工作應(yīng)力相關(guān)，例如使用環(huán)境溫度、工作電流、放電
7木/又寸ο本實(shí)用新型根據(jù)動(dòng)力電池失效事件的具體情況，結(jié)合失效分析的目的與要求(為機(jī)理研究、技術(shù)改進(jìn)、還是為法律仲裁等)，實(shí)用新型一種通用的動(dòng)力電池失效分析系統(tǒng)，參見附圖1，其對(duì)應(yīng)的方法步驟為I保護(hù)動(dòng)力電池失效現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)動(dòng)力電池失效現(xiàn)場(chǎng)的一切證據(jù)，即維持失效現(xiàn)場(chǎng)原狀，保證失效證據(jù)的完整無缺和真實(shí)不偽。2偵察動(dòng)力電池失效現(xiàn)場(chǎng)和收集背景材料偵察失效現(xiàn)場(chǎng)主要包括I)動(dòng)力電池外觀形變、可能的燃燒灰燼、泄露的液體等；2)環(huán)境條件失效動(dòng)力電池的環(huán)境溫度、濕度、大氣、水質(zhì)等。所應(yīng)收集的背景材料通常有I)失效動(dòng)力電池的類型、制造廠名、制造日期、出廠批號(hào)，用戶、安裝地點(diǎn)、維修記
錄等;2)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、及其他參考文獻(xiàn)。3)收集過去曾發(fā)生過的動(dòng)力電池同類或類似的失效情況。3進(jìn)行動(dòng)力電池的失效分析該方法步驟對(duì)應(yīng)所述失效分析系統(tǒng)功能組件的構(gòu)成。失效分析步驟主要包括以下內(nèi)容I)外觀觀察外觀、形變、內(nèi)氣壓等；一方面應(yīng)用放大鏡裝置輔助肉眼來觀察動(dòng)力電池是否有變形、破損，滲漏，污染等；另一方面利用開關(guān)工具裝置(例如螺絲刀等)打開動(dòng)力電池的蓋板，查看安全閥的周圍是否有酸液等異?，F(xiàn)象，然后用相應(yīng)工具打開安全閥，檢查橡膠密封圈是否粘連、損壞等現(xiàn)象；再一方面使用電池內(nèi)壓測(cè)試裝置檢測(cè)動(dòng)力電池的氣壓。2)電性能測(cè)試電壓、內(nèi)阻、容量等；所述的電壓測(cè)試可以包括開路電壓測(cè)試、終止電壓測(cè)試和工作電壓測(cè)試。[0033]主要儀器設(shè)備萬用表裝置、內(nèi)阻儀裝置等。3)內(nèi)部檢測(cè)對(duì)所述動(dòng)力電池的電極材料進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)、能譜分析、X射線衍射檢測(cè)等；所采用的掃描電鏡可以為本領(lǐng)域常用的掃描電子顯微鏡，如日本電子JEOL生產(chǎn)的JSM-5600LV掃描電子顯微鏡，同時(shí)配合X射線能譜儀可以對(duì)待測(cè)電池材料的表面組成進(jìn)行定性分析。所采用的X射線衍射儀可以為本領(lǐng)域常用的X射線衍射儀，如德國Bruker生產(chǎn)的D8 Focus型粉末X-射線衍射儀。采用的方法為常規(guī)的多晶(粉末)XRD衍射法，例如將待測(cè)電池從正、負(fù)極片上刮下膏粉，用NMP (N-甲基吡咯烷酮)浸泡后，用去離子水沖洗數(shù) 次，在高溫下真空干燥后研磨、過200目篩后，取適量樣品粉末填入玻璃樣品框架上的凹槽中，經(jīng)過整理，得到平行于樣品框架表面的平整的測(cè)試面，然后放入多晶(粉末)XRD衍射儀中進(jìn)行掃描測(cè)試。還可以包括采用循環(huán)伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)來檢測(cè)待測(cè)電池電極的表面狀態(tài)。4)保護(hù)電路檢測(cè)；所述的保護(hù)電路電測(cè)包括動(dòng)力電池的過充檢測(cè)，過放檢測(cè)，過電流檢測(cè)及短路保護(hù)檢測(cè)等。主要儀器設(shè)備至少包括電池防爆箱裝置、電池性能測(cè)試系統(tǒng)。5)模擬實(shí)驗(yàn)步驟；該步驟為可選擇性步驟，非必需。具體為利用計(jì)算機(jī)設(shè)備編程對(duì)所述動(dòng)力電池失效過程進(jìn)行模擬。4綜合評(píng)定動(dòng)力電池失效分析結(jié)果綜合現(xiàn)場(chǎng)、背景材料和模擬試驗(yàn)結(jié)果，確定動(dòng)力電池的失效模式和失效原因，做出分析結(jié)論。附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)框圖，其中I為動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)包括2為外觀觀察模塊，3為電性能測(cè)試模塊，4為電池內(nèi)部檢測(cè)模塊，5為保護(hù)電路檢測(cè)模塊。還可以選擇性地包括模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K。雖然上面只是簡(jiǎn)單描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但在不偏離本發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)特征的情況下，本發(fā)明還可以用其它的形式來體現(xiàn)。因此，以上的描述僅僅是為了說明，而不是為了限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求而不是說明書中的以上描述來限定。所有在權(quán)利要求含義內(nèi)的等價(jià)變換均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)，包括外觀觀察模塊、電性能測(cè)試模塊、電池內(nèi)部檢測(cè)模塊、保護(hù)電路檢測(cè)模塊，其特征在于，其中， 外觀觀察模塊，用于對(duì)動(dòng)力電池的外觀、形變以及內(nèi)氣壓進(jìn)行觀察，其包括配合人眼進(jìn)行觀察以判斷動(dòng)力電池是否有變形和/或破損和/或滲漏和/或污染的放大鏡裝置，用于打開動(dòng)力電池蓋板以查看動(dòng)力電池的安全閥周圍是否有酸液以及橡膠密封圈是否有粘連和/或損壞的開關(guān)工具裝置，以及用以檢測(cè)動(dòng)力電池氣壓的電池內(nèi)壓測(cè)試裝置； 電性能測(cè)試模塊，用于對(duì)所述動(dòng)力電池的電壓、內(nèi)阻以及容量進(jìn)行測(cè)試，對(duì)電壓進(jìn)行的測(cè)試包括開路電壓測(cè)試、終止電壓測(cè)試和工作電壓測(cè)試； 電池內(nèi)部檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述動(dòng)力電池的電極材料進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè)和/或能譜分析和/或X射線衍射檢測(cè)； 保護(hù)電路檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述動(dòng)力電池的保護(hù)電路進(jìn)行測(cè)試，其包括對(duì)動(dòng)力電池的過充檢測(cè)和/或過放檢測(cè)和/或過電流檢測(cè)和/或短路保護(hù)檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)，其特征在于，所述電性能測(cè)試模塊至少包括萬用表裝置和內(nèi)阻儀裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描電鏡檢測(cè)所采用的掃描電鏡為日本電子JEOL生產(chǎn)的JSM-5600LV掃描電子顯微鏡，所述X射線衍射檢測(cè)所采用的X射線檢測(cè)儀器為德國Bruker生產(chǎn)的D8 Focus型粉末X-射線衍射儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)，其特征在于，其中，所述保護(hù)電路檢測(cè)模塊至少包括電池防爆箱裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種動(dòng)力電池的失效分析系統(tǒng)，其包括外觀觀察模塊、電性能測(cè)試模塊、電池內(nèi)部檢測(cè)模塊、保護(hù)電路檢測(cè)模塊。其能夠?qū)?dòng)力電池的失效模式進(jìn)行系統(tǒng)性地判斷和評(píng)估，并及時(shí)反饋其失效原因，為后期提高動(dòng)力電池的安全性和可靠性提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。
文檔編號(hào)G01R31/36GK202748465SQ201220258548
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者王宏偉, 肖海清, 張玉波, 王超, 白虹, 于紅梅, 付艷玲 申請(qǐng)人:中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院