[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

本發明公開了一種熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法及其裝置，方法包括：將切割頂蓋的單體電芯放入加熱裝置中進行加熱，采集壓力信息和溫度信息；檢測單體電芯隨溫度的狀態變化，獲得單體電芯自放熱開始溫度和熱失控發生臨界點溫度；在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；在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，根據電解液蒸汽壓計算獲得產氣引起的壓力與溫度的關系；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；加入電解液蒸汽壓對產氣過程進行分析，獲得的單體電芯產氣速率更加準確，為鋰電池熱失控預警提供更準確的理論指導。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法及其裝置。

背景技術

近年來，隨著環境問題日益嚴重，石油等不可再生能源的逐漸枯竭，人類對新能源汽車的需求日益增加。由于鋰離子電池具有能量密度大、輸出功率高、使用壽命長、自放電率低、工作溫度范圍寬、綠色無污染等優點，其廣泛應用于新能源汽車。然而，近年來，電動汽車電池系統的熱失控事故層出不窮，危害了人們的生命財產安全，同時打擊了人們對電動汽車的信心。

鋰離子電池的熱失控發生過程中，電池內部會發生一系列化學反應，這些反應產生大量的熱量，同時伴隨著很多可燃氣體的產生，最終導致電池發生熱失控造成起火爆炸等安全事故。為了更好地預警電池發生熱失控，需要對電池熱失控發生前進行預警，通常的預警包括溫度預警與氣體預警，單一的預警方式無法有效地進行預警，兩種方式的預警邏輯更加能夠保證電池安全高效地運行。因此對電池的熱失控的產氣規律進行研究，能夠有效的為電池預警安全提供理論依據，從而保證鋰離子電池的安全性。

目前傳統的實驗方法，對于電池熱失控過程中的產氣過程，通常是將電池直接放在壓力容器里面直接進行實驗，通過壓力變化來計算電池的產氣速率，然而這樣的過程存在的缺陷在于忽略了電解液的蒸汽壓。事實上在壓力容器內部的電解液的蒸汽壓在整個壓力的構成中是不可忽略的。因此傳統的實驗方法，對于電池產氣速率的計算準確性不高。

發明內容

本發明提供了一種熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法及其裝置，以解決現有技術中存在的對于電池產氣速率的計算準確性不高的問題。

一種熱失控下鋰電池產氣速率的分析方法，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；

在所述單體電芯熱從自放熱開始溫度到熱失控發生臨界點溫度的時間段內，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；

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。

在一些實施例中，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。

在一些實施例中，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。

在一些實施例中，所述電解液蒸汽壓通過以下公式進行計算：

；