浙江大学湖州研究院吴迎春获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学湖州研究院申请的专利一种基于光纤光栅的锂电池热失控内部多特征检测装置及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115377540B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210907044.7,技术领域涉及:H01M10/48;该发明授权一种基于光纤光栅的锂电池热失控内部多特征检测装置及方法是由吴迎春;刘洋鹏;秦腊;吴学成设计研发完成,并于2022-07-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于光纤光栅的锂电池热失控内部多特征检测装置及方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于光纤光栅的锂电池热失控内部多特征检测装置及方法,该装置包括微型布拉格光栅光纤组件、激光分光装置、多功能光纤、激光发射及光纤信号处理器,微型布拉格光栅光纤组件在正极与隔膜间或负极与隔膜间以螺旋式布置,调制分光玻璃层与纤芯成45°。所述的锂电池热失控内部多特征检测装置可用于检测热失控的极早期特征值,包括氢气、温度、压力。与现有技术相比,本发明具有测量精度高,测量维度多,可获知电池内部特征参数的空间分布特征,准确获取锂电热失控过程内部的空间分辨信息,为热失控的判定提供更立体、可靠的依据。
本发明授权一种基于光纤光栅的锂电池热失控内部多特征检测装置及方法在权利要求书中公布了:1.一种基于光纤光栅的锂电池热失控内部多特征检测装置,其特征在于:包含微型布拉格光栅光纤组件,通过光纤连接的激光分光装置和激光发射及光纤信号处理器;所述微型布拉格光栅光纤组件包括纤芯、光纤布拉格光栅、包层、调制分光玻璃层、纵向测量保护窗、横向测量保护窗和涂层;所述微型布拉格光栅光纤组件在正极与隔膜间或负极与隔膜间以螺旋式布置; 所述激光发射及光纤信号处理器产生连续的激光束,激光沿着所述光纤传播到达所述激光分光装置,激光分光后进入所述微型布拉格光栅光纤组件,沿着所述纤芯传播经过所述布拉格光栅一部分发生反射,另外一部分到达所述调制分光玻璃层,分光后,一部分通过所述纵向测量保护窗,另外一部分通过所述横向测量保护窗;经过布拉格光栅反射的光信号被所述激光发射及光纤信号处理器接收,该激光发射及光纤信号处理器接收到的反射光的中心波长偏离程度反应电池内部温度高低、压力大小和氢气浓度;电池内部温度、压力以及氢气浓度的变化会导致所述光纤布拉格光栅的栅距发生改变,最终影响接受到的反射光中心波长,光栅的中心波长的影响通过下列公式: 式中,λB原始反射光中心波长,ΔλB分别为反射光的中心波长偏移量,Pe为光纤有效弹光系数,Δε为所述微型布拉格光栅光纤组件的轴向应变,αf为光纤材料的热膨胀系数,ξ为热光系数,αsub为热光系数涂层的热膨胀系数; 所述微型布拉格光栅光纤组件轴向应变Δε与环境中的氢气浓度、压力有关,氢气浓度增加时涂层产生的轴向应力增加;压力增加时微型布拉格光栅光纤组件先产生径向应变,进而产生轴向应变,其关系描述如下: 式中,Kp为传感器压力灵敏度,通过实验标定获得;ΔP为测点压力变化量;为测点氢气浓度变化量;轴应力与氢气浓度的表达式通过实验标定获得;采用三个微型布拉格光栅光纤组件,所述微型布拉格光栅光纤不添加涂层,微型布拉格光栅光纤组件感受正应力,微型布拉格光栅光纤组件感受负应力,联立三组方程即可解出所述电池内部温度、压力和氢气浓度; 式中,λB,1,λB,2,λB,3分别为三个微型布拉格光栅光纤组件原始反射光波长,ΔλB,1,ΔλB,2,ΔλB,3分别为三个微型布拉格光栅光纤组件反射光的中心波长偏移量。
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