[發明專利]一種熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法及其裝置

有效

• 申請號: 202011252603.2
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112098852B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 許揚;黃崢;王庭華;王青松;郭鵬宇;吳靜云;張林;孫金華;田方媛;郭莉;李妍;周洪偉;鄒盛;宗炫君
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院;國網江蘇電力設計咨詢有限公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 楊云

1.一種熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法，其特征在于，包括：

將切割頂蓋的單體電芯放入加熱裝置中進行加熱，加熱過程中采集加熱裝置內的壓力信息和溫度信息；

檢測所述單體電芯隨溫度的狀態變化，獲得所述單體電芯自放熱開始溫度和熱失控發生臨界點溫度；

在所述單體電芯自起始至達到自放熱開始溫度的時間段內，計算獲得加熱裝置內電解液蒸汽壓與溫度的關系，包括：計算恒容條件下的空氣壓強；根據加熱裝置內的壓力和所述空氣壓強，計算獲得電解液蒸汽壓；通過Antoine方程進行擬合計算獲得電解液蒸汽壓與溫度的關系，所述電解液蒸汽壓通過以下公式進行計算：

；

其中，為恒容條件下的空氣壓強，P為加熱裝置內的壓力，為電解液蒸汽壓；

在所述單體電芯從自放熱開始溫度到熱失控發生臨界點溫度的時間段內，基于理想氣體狀態方程，根據所述電解液蒸汽壓計算獲得產氣引起的壓力與溫度的關系；其中，產氣引起的壓力通過以下公式進行計算：

；

其中，為恒容條件下的空氣壓強，P為加熱裝置內的壓力，為電解液蒸汽壓，為產氣引起的壓力；

采用Arrhenius方程進行擬合，根據產氣引起的壓力與溫度的關系計算獲得單體電芯產氣速率與溫度的關系。

2.根據權利要求1所述的熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法，其特征在于，恒容條件下的空氣壓強通過以下公式進行計算：

；

其中，為恒容條件下的空氣壓強，T為氣體溫度，為初始壓力，為初始溫度。

3.根據權利要求2所述的熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法，其特征在于，電解液蒸汽壓與溫度的關系通過以下方程進行表征：

；

其中，為電解液蒸汽壓，T為氣體溫度，A、B、C均為擬合函數的常數項。

4.根據權利要求3所述的熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法，其特征在于，產氣引起的壓力與溫度的關系通過以下方程進行表征：

；

其中，為產氣引起的壓力，為壓力容器的容積，為單體電芯的體積，R為氣體常數，T為氣體溫度，n為產氣速率。

5.根據權利要求4所述的熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法，其特征在于，單體電芯產氣速率與溫度的關系通過以下方程表征：

；

其中，n為產氣速率，為指前因子，R為氣體常數，E為反應活化能，T為氣體溫度。

6.一種用于分析熱失控下鋰電池產氣速率的裝置，其特征在于，包括加熱裝置、溫度檢測裝置、壓力檢測裝置以及控制裝置；

所述加熱裝置用于對切割頂蓋的單體電芯進行加熱，所述溫度檢測裝置用于采集所述加熱裝置內的溫度信息，所述壓力檢測裝置用于采集所述加熱裝置內的壓力信息；

所述控制裝置用于獲取所述單體電芯自放熱開始溫度和熱失控發生臨界點溫度，在所述單體電芯自起始至達到自放熱開始溫度的時間段內，計算獲得加熱裝置內電解液蒸汽壓與溫度的關系，包括：計算恒容條件下的空氣壓強；根據加熱裝置內的壓力和所述空氣壓強，計算獲得電解液蒸汽壓；通過Antoine方程進行擬合計算獲得電解液蒸汽壓與溫度的關系，所述電解液蒸汽壓通過以下公式進行計算：

；

其中，為恒容條件下的空氣壓強，P為加熱裝置內的壓力，為電解液蒸汽壓；

在所述單體電芯從自放熱開始溫度到熱失控發生臨界點溫度的時間段內，基于理想氣體狀態方程，根據所述電解液蒸汽壓計算獲得產氣引起的壓力與溫度的關系；其中，產氣引起的壓力通過以下公式進行計算：

；

其中，為恒容條件下的空氣壓強，P為加熱裝置內的壓力，為電解液蒸汽壓，為產氣引起的壓力；

采用Arrhenius方程進行擬合，根據產氣引起的壓力與溫度的關系計算單體電芯產氣速率與溫度的關系。

7.根據權利要求6所述的用于分析熱失控下鋰電池產氣速率的裝置，其特征在于，所述加熱裝置為絕熱量熱儀。