[發明專利]動力電池熱失控安全性的預測方法、裝置及計算機可讀存儲介質

有效

• 申請號: 201810122869.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108446434B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 馮旭寧;鄭思奇;何向明;王莉;歐陽明高;任東生;盧蘭光
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04
• 代理公司: 11606 北京華進京聯知識產權代理有限公司
• 代理人: 哈達

1.一種動力電池熱失控安全性的預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10，獲取第一動力電池的自生熱初始溫度；

S20，基于動力電池熱失控反應動力學模型，獲取所述第一動力電池發生熱失控時的最高溫度，所述最高溫度與所述自生熱初始溫度之差為所述第一動力電池的最高溫升；以及

S30，根據所述自生熱初始溫度與所述最高溫升的關系曲線，判斷所述第一動力電池的熱失控安全性；

所述步驟S20中，所述動力電池熱失控反應動力學模型的建立方法包括：

S210，制備多個第二動力電池；

S220，對所述多個第二動力電池分別進行充電測試和放電測試；

S230，拆解充電后的第二動力電池和放電后的第二動力電池，得到所述第二動力電池的子結構，所述第二動力電池的子結構為充滿電狀態的正極片、放空電狀態的正極片、充滿電狀態的負極片、放空電狀態的負極片、隔膜以及電解液中的一種或多種；

S240，對所述第二動力電池的子結構進行差示掃描量熱測試，獲得所述第二動力電池的子結構中的熱失控反應，以及所述熱失控反應中的反應參數；

S250，基于反應動力學方程、質量守恒方程、能量守恒方程以及所述反應參數，建立所述動力電池熱失控模型；

所述步驟S240，包括以下步驟：

S241，以不同的恒升溫掃描速率，對所述第二動力電池的子結構進行N次差示掃描量熱測試，以獲得N組差示掃描量熱測試結果，N為正整數，且N大于等于5；

S242，根據所述N組差示掃描量熱測試結果確定所述第二動力電池的子結構的熱失控反應，以及所述熱失控反應中的反應參數；

所述步驟S250中，所述動力電池熱失控反應動力學模型為：

T為所述第二動力電池的溫度值，T₀為所述第二動力電池的自生熱起始溫度，為所述第二動力電池的溫升速率；

所述第二動力電池的溫升速率滿足以下公式：

其中，Q為所述第二動力電池所有反應的總瞬時放熱量，M為所述第二動力電池的質量，C_p為所述第二動力電池的比熱容；

所述第二動力電池的所述熱失控反應的總瞬時放熱量Q滿足以下公式：

其中，Q_x為所述第二動力電池發生熱失控反應時的瞬時放熱量，x為所述熱失控反應中的一種，Q_mix為所述第二動力電池發生正負極混合接觸造成的放熱速率；

所述第二動力電池發生所述熱失控反應時的瞬時放熱量Q_x滿足：

其中，ΔH_x代表所述熱失控反應x對應的所述第二動力電池的子結構單位質量的總放熱量，單位是J·g^-1；m_x代表所述第二動力電池的子結構的質量，單位是g；代表所述第二動力電池的子結構的反應速率；

所述第二動力電池的子結構的反應速率滿足以下公式：

其中，c_x代表所述第二動力電池的子結構中反應物的歸一化濃度，單位是1；A_x代表反應動力學的前向因子，單位是s^-1；E_a,x代表反應動力學的活化能，單位是J；R為理想氣體常數8.314J·mol^-1·K^-1；T_onset,x代表所述熱失控反應x的起始溫度；f(c_x)代表所述熱失控反應x的具體模式，滿足以下公式：

其中，p_x，q_x，s_x代表所述熱失控反應x的級數特征。