[發明專利]一種在線監測儲能電池安全狀態的方法

在審

• 申請號: 201410768895.3
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN105738813A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 官亦標;范茂松;王綏軍;傅凱;劉曙光
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;國網山東省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域：

本發明涉及一種電池安全狀態的監測方法，更具體涉及一種在線監測儲能電池安全狀態的方法。

背景技術：

風能、太陽能等清潔的可再生能源已開始大范圍應用，但由于太陽能和風能間歇性及不連續性，需要應用儲能技術來提高能源供應的連續性和穩定性。目前采用較多的儲能技術是電化學儲能，即將不連續和不穩定的可再生能源，先存儲到電池中，等需要用的時候再從電池中釋放出來。

儲能電池是一個能量的載體，并且現在用在儲能技術上的電池，能量密度也很高，這些電池在使用過程中，由于使用不當和自身安全性能的下降，會有一定的安全隱患，可能發生熱失控，造成安全事故。因此，儲能電池在使用時，須對其安全狀態進行監測，以預防電池熱失控的發生。

目前，對儲能電池安全狀態的監測方法主要是通過監控電池運行過程中的電壓、溫度等外部參量，來預測電池的安全狀態。但這種方法有明顯的不足，電池的安全隱患一般都存在于電池的內部，其熱失控也是由電池的內部反應引起的，只通過電池外部參數的測量無法直接準確地預知電池內部的變化，當電池發生熱失控等極端情況時，僅靠當前的參數測量無法做到提前預警，并且，目前所測量的溫度都是電池殼體表面的溫度，受電池材料導熱性不好、傳熱速度慢、溫度測量點少等因素的影響，該溫度不能準確及時的反應電池內部的溫度情況。因此，如果能掌握電池內部反應生熱的情況，并實時測量到電池內部的溫度，可對儲能電池安全狀態進行準確的在線監測。故提出一種在線監測儲能電池安全狀態的方法。

發明內容：

本發明的目的是提供一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，所述方法實現對電池熱失控的提前預警。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)確定電池熱失控預警溫度；

(2)電池熱失控的提前預警。

本發明提供的一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，所述步驟(1)的確定過程為：

(1-1)標定電池的容量；

(1-2)測試電池的循環；

(1-3)拆解電池；

(1-4)確定電極材料與電解液放熱反應發生溫度。

本發明提供的一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，所述步驟(1-1)中的確定過程為：在25℃的環境中，將電池與高精度充放電檢測儀連接，根據電池制作商推薦的電池電壓使用范圍，以1/3放電倍率對電池進行充放電測試，循環3次，記錄電池的容量。

本發明提供的另一優選的一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，所述步驟(1-2)的測試過程為：在25℃的環境中，將電池與高精度充放電檢測儀連接，根據電池制作商推薦的電池電壓使用范圍，以1放電倍率對電池進行充放電循環測試，每衰減初始容量的5％，抽取5支電池樣品，進行電池內部反應溫度的測試試驗；當電池的容量衰減率高于50％后，不在抽取電池樣品，停止該試驗。

本發明提供的再一優選的一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，所述高精度充放電檢測儀包括充放電模塊、電壓和溫度采集裝置以及充放電控制系統。

本發明提供的又一優選的一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，所述步驟(1-3)中的拆解過程為：在每個衰減率下抽取的5支電池中，選擇3支電池放入氬氣氣氛的手套箱中，進行電池的拆解。

本發明提供的又一優選的一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，當拆解電池時，將電池的正極、負極和隔膜都分開；分別在正極和負極上取樣，取完的樣品用鋁塑膜密封，避免樣品與空氣的接觸，以便進行后續的測試。

本發明提供的又一優選的一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，所述步驟(1-4)中的確定過程為：將密封的電極放入加速量熱儀中進行測試；將每個衰減率下剩余的2支電池直接進行加速量熱測試，并將電極的測試結果與電池的測試結果進行對比，找出電極的反應溫度與電池的反應溫度的對應關系；同時對比不同衰減率下電池內部的反應溫度，找出電池容量衰減率與電池內部電極材料反應溫度之間的關聯關系。

本發明提供的又一優選的一種在線監測儲能電池安全狀態的方法，所述加速量熱儀的包括絕熱箱體、控制器、加熱器、溫度傳感器、毫歐表和靜電計。