動力電池內短路模擬的封裝結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電池技術領域，具體設及一種電池封裝結構。
【背景技術】
[0002] 在能源緊缺與環境污染的雙重壓力下，新能源的廣泛應用已經成為不可逆的科技 發展趨勢。汽車動力系統電動化已逐漸成為未來汽車技術發展的主要趨勢。汽車動力系統 電動化的主要特征之一即使用電能代替化學能作為車輛主要的驅動能量來源。電能的儲存 需要一定的載體，即電化學儲能系統。裡離子動力電池能量密度高，循環壽命長，已經成為 電動汽車動力來源的主要選擇之一。
[0003] 然而，隨著電動汽車的逐漸推廣，裡離子動力電池的安全性事故時發生。裡離子動 力電池事故通常表現為W熱失控為核屯、的溫度驟升、冒煙、起火甚至爆炸等現象。相關的事 故威脅著人民群眾的生命財產安全，阻礙了電動汽車的大規模產業化。
[0004] 裡離子動力電池熱失控事故可能由多種誘因引發，事故調查發現，近年來，由于動 力電池內短路造成的熱失控事故的事例正逐年增多。在動力電池制造過程中，其內部可能 混入雜質，也可能存在結構缺陷（如應力集中造成的開裂，或者預應力造成的權皺等）。在動 力電池使用過程中，電池內部的電化學電位受到其內部雜質W及結構缺陷的影響，導致運 些有缺陷的部位電化學電位分布異常。異常的電位分布會誘導金屬枝晶（如裡枝晶、鐵枝 晶、銅枝晶等)在異常部位生長。枝晶的生長會最終刺破隔膜，導致電池內短路的發生。
[0005] 在動力電池使用過程中，內短路從產生到最終造成動力電池熱失控需要經歷數小 時的時間。在運內短路發生與發展的數小時期間內，必須及時檢測到內短路的發生并判斷 內短路的程度，提早進行預警，W保障車內乘員的生命財產安全。即需要可靠有效的內短路 早期檢測算法，W對于內短路的發生進行早期預警。
[0006] -旦開發出內短路早期檢測算法，其實際效果和可靠性就需要進行檢驗。此時，需 要在電池組內設置一個具有內短路的動力電池，并在實際使用工況條件下將內短路觸發， 才能有效地測試內短路檢測算法的實際效果和可靠性。然而，目前對于內短路的具體成因 尚不是完全清楚，很難獲取在使用過程中發生了內短路的電池。一般地，只有在事故發生之 后，才能通過事故調查發現動力電池發生了內短路。就算開發出了內短路早期檢測算法，也 無法對于該種算法的實際效果和可靠性進行評估。
[0007] 因此，設計實驗裝置W定量模擬動力電池內短路的行為，對于評估內短路檢測算 法的可靠性非常有必要。目前，設計實驗裝置定量模擬動力電池內短路包括=類主要的方 法：1)通過機械擠壓或穿刺引發電池隔膜破裂造成內短路;2)在電池正負極之間引入雜質 顆粒，在對應位置進行擠壓而引發內短路;3)在電池內部內置可控材料(如石蠟、記憶合金 等），使用特定的觸發條件(如升溫等)來激活可控材料，可控材料屬性變化(如石蠟烙化、記 憶合金變形等)導致電池正負極短接，從而模擬內短路。
[000引在用于評估算法可靠性方面，W上的=類模擬內短路的方法都具有一定的缺點。 方法1)會造成電池結構的破壞，而實際情況下，實際使用過程中的電池內短路很少由于電 池結構破壞而發生。另外，方法I)造成的內短路不穩定，可能直接造成電池的熱失控，而不 能模擬早期內短路，無法用于內短路檢測算法的驗證。方法1)的可重復性也不是很好，不能 保證每次都能造成穩定的定量內短路。
[0009] 方法2)同樣會造成電池變形，也不能較好地模擬實際情況下的內短路。方法2)造 成的內短路也不穩定，可能直接造成電池的熱失控。并且，引入雜質顆粒時，雜質顆粒的微 觀形貌難W控制，不能保證內短路的可重復性，也不能獲得準確的不同程度的定量內短路。
[0010] 方法3)不會造成電池變形，但是，內置可控材料需要一定的條件加 W觸發，如升溫 烙化石蠟，或者升溫激發記憶合金變形。升溫過程本身改變了電池的正常工作溫度，可能造 成電池內部其他副反應的發生，影響了電池的電化學和產熱特性。方法3)所引入的可控材 料與電池正負極之間的微觀形貌與微觀作用關系難W確定，仍然不能有效地定量控制內短 路的程度，不能保證內短路的可重復性。
【發明內容】
[0011] 有鑒于此，有必要提出一種動力電池內短路模擬的封裝結構，可W在實驗過程中 定量模擬動力電池內短路，內短路效果穩定，可重復性好。
[0012] -種動力電池內短路模擬的封裝結構，其包括一殼體、一蓋體、一內短路模擬電 路。所述殼體具有一收容空間W及一個開口。所述蓋體包括一個蓋板、兩個極耳、兩個極柱， 所述兩個極耳和所述兩個極柱分別間隔相對設置在蓋板的兩側。所述內短路模擬電路包括 一個開關，一個定值電阻，W及導線。所述定值電阻通過導線W及開關與所述兩個極耳電連 接。
[0013] 本發明提出的動力電池內短路模擬的封裝結構，可W根據需要收納兩個電池單體 從而構成具有內短路功能的封裝電池，可W定量模擬動力電池在不同程度的內短路情況下 的電化學效應W及熱效應，實現了用實驗模擬動力電池在內短路條件下，電壓與溫度的變 化情況。該動力電池內短路模擬的封裝結構應用于模擬裝置時，對于內短路觸發的模擬是 可控的，可W模擬在實際情況下，電池內部突發的內短路情況。同時，該模擬裝置輸出的電 壓、溫度結果可W為開發內短路早期檢測算法提供數據，用于驗證所開發的內短路早期檢 測算法的有效性和可靠性。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發明實施例提供的動力電池內短路模擬的封裝結構的示意圖。
[0015] 圖2為本發明實施例提供的由圖1中的封裝結構封裝的具有內短路功能的封裝電 池。
[0016] 圖3為本發明實施例提供的使用所述具有內短路功能的封裝電池進行內短路模擬 的流程圖。
[0017] 圖4為本發明實施例提供的使用所述具有內短路功能的封裝電池進行內短路模擬 過程中，溫度傳感器的放置位置。
[0018] 圖5為本發明實施例中，使用1/3C的電流，對于具有不同阻值的具有內短路功能的 封裝電池進行充電測試的結果。
[0019] 圖6為本發明實施例中，使用1/3C的電流，對于具有不同阻值的具有內短路功能的 封裝電池進行放電測試的結。
[0020] 圖7為本發明實施例中，使用FUDS工況，對于無內短路的具有內短路功能的封裝電 池進行放電測試的結果。
[0021] 圖8為本發明實施例中，使用FUDS工況，對于具有2.5 Q阻值的具有內短路功能的 封裝電池進行放電測試的結果，其中內短路在測試開始時觸發。
[0022] 圖9為本發明實施例中，使用FUDS工況，對于具有2.5 Q阻值具有內短路功能的封 裝電池進行放電測試的結果，其中內短路在測試過程中突然觸發。
[0023] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0024] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考 附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0025] 請參見圖1及圖2,本發明實施例提供一種動力電池內短路模擬的封裝結構60,其 包括其包括一蓋體10、一殼體40、一內短路模擬電路30。所述殼體40為一端開口的中空結構 用于容納所述內短路模擬電路30W及至少兩個單體電池20,所述蓋體10蓋合在該開口上從 而形成封裝結構。
[0026] 所述殼體40為一端開口的中空腔體結構來容納并機械約束所述內短路模擬電路 30W及所述至少兩個單體電池20,其具有一開口 42W及一收容空間44。該殼體40的形狀不 限，可根據實際應用時電池組的單體電池20的形狀來設計。本發明實施例中，所述殼體40為 一中空的長方體。該殼體40優選采用硬質耐熱的材料制成，更為優選地，所述殼體40的材料 可W為硬質耐熱的金屬材料制成，如鋼或侶。本發明實施例中，所述殼體40為鋼殼。
[0027] 所述蓋體10包括一蓋板14,該蓋板14具有相對的第一表面W及第二表面，所述第 一表面遠離所述殼體40的開口，所述第二表面靠近所述殼體40的開口。該蓋板14的形狀可 根據實際的需要來制作。優選地，該蓋板14為片狀。該蓋板14可由絕緣材料，也可由金屬材 料制成。本實施例中，該蓋板14為侶合金材料。
[00%]所述蓋體10進一步包括兩個極柱16W及兩個極耳12,所述兩個極柱16間隔相對設 置在所述蓋板14的第一表面，所述兩個極耳12間隔相對設置在所述蓋板14的第二表面。所 述兩個極柱16分別與所述兩個極耳12電連接。本實施例中，所述兩個極柱16包括間隔設置 的正極極柱W及負極極柱。所述兩個極耳12包括間隔設置的正極極耳W及負極極耳。所述 正極極耳W及負極極耳分別具有兩端，所述正極極柱與所述正極極耳的一端電連接，所述 正極極耳的另一端與所述電池組的正極端電連接，所述負極極柱與所述負極極耳的一端電 連接，所述負極極耳的另一端與所述電池組的負極端連接。所述兩個極柱16、所述兩個極耳 12均與所述蓋板14絕緣。所述兩個極柱16、所述兩個極耳12的材料為導電材料。所述蓋板 14、所述兩個極柱16W及所述兩個極耳12可W為一體結構。本實施例中，所述兩個極柱16、 所述兩個極耳12均為片狀結構，由金屬銅制成。
[0029] 所述內短路模擬電路30包括一開關32,導線34, W及定一阻值電阻36。所述定值電 阻36的一端通過導線34與所述開關32電連接后再與所述兩個極耳12中的一個電連接，所述 定值電阻36的另一端通過導線34直接與所述兩個極耳中12的另一個電連接。所述定值電阻 36設置在所述殼體40的收容空間44內，可W設置在所述收容空間44的中央，將該收容空間 44平分。所述開關32及所述導線34的位置不限，只要能實現電連通W及控制電路閉合斷開 的功能即可。使用時，可W將至少兩個單體電池20相對封裝在所述收容空間44中，該兩個單 體電池20將所述定值電阻36夾設在該至少兩個單體電池20之間。所述兩個極耳16將該至少 兩個單體電池20并聯連接在一起，所述殼體40和所述蓋體10將所述至少兩個單體電池20封 裝成一個封閉結構，從而獲得一具有內短路功能的封裝電池100。當需要定量模擬內短路 時，將開關302閉合，所述內短路模擬電路30導通形成一放電回路。該具有內短路功能的封 裝電池100的電量在所述定值電阻36上釋放，該具有內短路功能的封裝電池100的電