[發(fā)明專利]一種鋰離子電池危險性評估方法

有效

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• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108038631B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 王青松;黃沛豐;陳昊東;孫金華
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;賈玉忠

1.一種鋰離子電池危險性評估方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟(1)通過事故樹分析方法得出電池在特定使用場合下可能的電、熱、機械的失效模式或基本事件，計算每種失效模式下的結構重要度系數(shù)作為其對應權重；

步驟(2)根據(jù)EUCAR對于電池失效危險程度劃分，得到每種失效模式或者基本事件發(fā)生危險程度：0～7級，并統(tǒng)計其發(fā)生的可能性概率得到事件發(fā)生的可能性程度：0～10級，通過對每種失效模式或基本事件的危險程度與可能性程度乘積及加權和計算電池發(fā)生事故的風險值；

步驟(3)以對于電池生產(chǎn)、使用安全的要求，定量劃定電池的最大危險程度、最大發(fā)生可能性程度和最高風險值要求作為電池生產(chǎn)的安全閾值；

步驟(1)中通過事故樹分析方法的除了可以得出的失效模式對應的權重，還可以得出失效模式下每個基本事件所對應的權重，使用基本事件評估可以更加準確得出電池的風險值；

步驟(3)中電池安全閾值劃定與國家或者企業(yè)對于電池安全要求有關，且對于每個程度的危險值，單獨從發(fā)生失效可能性和安全風險值來劃分；

采用權重分析法來進行分析，以HRN來表示電池的風險值，則電池總體風險值即n種失效模式疊加應為各項風險值的加權和：

其中HRN_i代表第i種失效模式發(fā)生的電池風險值，W_i為各種失效模式的權重，其計算方法定義為失效嚴重度與發(fā)生概率的乘積：

HRN_i＝L_i×S_i (2)

其中L_i為第i種失效模式發(fā)生的可能性程度，S_i為第i種失效模式發(fā)生失效的嚴重度；USABC對L_i從1～10進行定量表述：

失效模式發(fā)生可能性程度：10代表10％，9代表5％，8代表2％，7代表1％，6代表0.5％，5代表0.2％，4代表0.1％，3代表0.05％，2代表0.01％，1代表0.001％；

關于權重W_i的選擇，通過事故樹分析方法，計算各個失效模式的結構重要度系數(shù)，來得到各個失效模式的權重值；

風險閾值與控制系數(shù)，在電池評估中可以以HRN值對電池危險性進行評估，劃定一個極限風險值HRN₀作為電池儲存或運輸安全的判定依據(jù)：

低風險區(qū)域：HRN≤HRN₀

高風險區(qū)域：HRNHRN₀

除了需要對風險值進行約束外，還需要在其他方面來對其進行約束，在高危險程度下，即使發(fā)生事故的概率很低也很難被消費者所接受，或者即使很低的危險程度，但高發(fā)生概率容易造成消費者使用恐慌； 假設可能性極限值為L₀，危險性程度極限值為S₀

L_iL₀

S_iS₀

則滿足各方約束條件的區(qū)域位于低風險區(qū)域，該低風險區(qū)域可以作為電池行業(yè)安全生產(chǎn)和使用判定的標準；

雖然鋰離子電池本身具有一定的危險性，在實際使用過程中，可以運用安全探測和控制手段來降低電池的危險性，從而達到將原本的風險值降低到臨界風險值以下，對于保護措施的添加，可以以危險性控制系數(shù)HCN來對其進行定量，HCN可以根據(jù)控制程度從0到1進行劃分：

危險控制系數(shù)HCN：0代表“沒有控制”，0.1、0.2代表“輕度控制”，0.3、0.4、0.5代表“中度控制”，0.6、0.7代表“顯著控制”，0.8、0.9代表“卓越控制”，1代表“完全控制”；

因此，公式(2)中風險值的計算方法變化為：

HRN_i＝L_i×S_i×(1-HCN_i) (7)

風險控制手段有很多種，在不同失效模式下，這些控制手段可以疊加，從而達到多重保護的目的：

電池評估的風險值對應于特定的使用場合，每個使用場合具有不同的失效模式和事故發(fā)生方法，因此，安全閾值也需根據(jù)該使用場合制定。