[發(fā)明專利]一種鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)分級(jí)試驗(yàn)檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010466696.2
• 申請(qǐng)日: 2020-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111638302B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王青松;毛斌斌;段強(qiáng)領(lǐng);李煌;孫金華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N31/12
• 分類號(hào): G01N31/12;G01R31/392
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

1.一種鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)分級(jí)通用試驗(yàn)檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、將鋰離子電池充電至100%荷電狀態(tài)；

步驟2、分別對(duì)被測(cè)電池樣品進(jìn)行熱箱實(shí)驗(yàn)和燃燒實(shí)驗(yàn)；

步驟3、鋰離子電池?zé)嵯鋵?shí)驗(yàn)采用吊籃、熱電偶、數(shù)據(jù)采集儀及熱箱；熱箱所能達(dá)到的最高溫度應(yīng)大于250℃，控溫精度小于等于1℃；在電池表面布置熱電偶后，將電池放入吊籃中，并將吊籃固定在熱箱中心；在熱箱實(shí)驗(yàn)中，按照熱箱溫度臺(tái)階序列，依次設(shè)定熱箱溫度T為140、160和180℃，等待電池表面溫度達(dá)到熱箱溫度臺(tái)階序列中設(shè)定的熱箱溫度后，在該設(shè)定的熱箱溫度下保持30分鐘；檢查電池在該熱箱溫度下是否發(fā)生熱失控或表面溫度超過(guò)200℃，如果是，則記錄被測(cè)電池的熱失控臨界環(huán)境溫度小于等于該設(shè)定的熱箱溫度，而大于上一熱箱溫度臺(tái)階；如果不是，則提高熱箱溫度至下一個(gè)溫度臺(tái)階，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)；得到電池?zé)崾Э嘏R界環(huán)境溫度T₀；具體包括：

首先將熱箱溫度設(shè)定為140℃，等待電池表面溫度達(dá)到該熱箱溫度后，保持30分鐘，觀察在該熱箱溫度下，鋰離子電池是否發(fā)生熱失控或電池溫度是否超過(guò)200℃，若是，則鋰離子電池的熱失控臨界環(huán)境溫度T₀≤140℃；

若鋰離子電池在140℃環(huán)境溫度下未發(fā)生熱失控且電池溫度未超過(guò)200℃，則提高熱箱溫度至160℃，等待電池表面溫度達(dá)到該熱箱溫度后，保持30分鐘，觀察在該熱箱溫度下，鋰離子電池是否發(fā)生熱失控或電池溫度是否超過(guò)200℃；若是，則被測(cè)鋰離子電池的熱失控臨界環(huán)境溫度T₀范圍為140℃T₀≤160℃；若不是，則繼續(xù)提高熱箱溫度至180℃，等待電池表面溫度達(dá)到該熱箱溫度后，保持30分鐘，觀察在該熱箱溫度下，鋰離子電池是否發(fā)生熱失控或電池溫度是否超過(guò)200℃；若是，則被測(cè)鋰離子電池的熱失控臨界環(huán)境溫度T₀范圍為160℃T₀≤180℃；若不是，則被測(cè)鋰離子電池的熱失控臨界環(huán)境溫度T₀180℃；

步驟4、在電池燃燒實(shí)驗(yàn)中，加熱電池至熱失控燃燒，電池的熱釋放速率根據(jù)耗氧法進(jìn)行測(cè)量，并使用電池的總表面積對(duì)熱釋放速率峰值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化的熱釋放速率峰值q_peak，MW m^-2；

步驟5、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電池?zé)崾Э嘏R界環(huán)境溫度T₀和標(biāo)準(zhǔn)化的熱釋放速率峰值q_peak，基于火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)分級(jí)矩陣，得到被測(cè)鋰離子電池的火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)；

所述鋰離子電池燃燒實(shí)驗(yàn)包括：搭建鋰離子電池燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)，利用加熱元件加熱電池至熱失控燃燒，并基于耗氧原理測(cè)量鋰離子電池燃燒熱釋放速率，并以電池表面積對(duì)熱釋放速率作標(biāo)準(zhǔn)化處理；

選擇燃燒量熱儀時(shí)，量熱儀的量程根據(jù)電池容量確定，容量為2Ah以內(nèi)的電池采用錐形量熱儀進(jìn)行測(cè)量；容量在2~500Ah的電芯采用量程為1kW-200kW的中尺度量熱儀進(jìn)行測(cè)試；由于電池的射流特征，測(cè)試時(shí)使煙氣完全由集煙罩吸收，無(wú)溢出發(fā)生；

根據(jù)電池的熱失控臨界環(huán)境溫度T₀和標(biāo)準(zhǔn)化熱釋放速率峰值q_peak，得到鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)分級(jí)通用試驗(yàn)檢測(cè)方法，其特征在于，鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)包括極度危險(xiǎn)I、嚴(yán)重危險(xiǎn)II、中度危險(xiǎn)III和輕度危險(xiǎn)IV。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)分級(jí)通用試驗(yàn)檢測(cè)方法，其特征在于，在對(duì)鋰離子電池進(jìn)行加熱前，需在電池表面中心布置熱電偶，并使電池與加熱元件緊密貼合；同時(shí)采用支架對(duì)加熱元件和電池進(jìn)行固定；對(duì)于軟包電芯，在電芯兩端增加夾板，用于限制電芯的膨脹。