抑制动力电池模块热失控扩展的设计方案制造技术

本发明专利技术提供一种抑制动力电池模块热失控扩展的设计方案，包括：对于一第一动力电池单体进行在绝热环境中的加热热失控实验；对于所述加热热失控实验结果建立一第一数学模型；对于一第二动力电池单体进行热失控触发实验；对于所述热失控触发实验的实验结果建立一第二数学模型；根据所述第一数学模型以及第二数学模型，建立热失控扩展的第三数学模型；进行热失控扩展实验，利用热失控扩展的实验结果验证第三数学模型；在所述第三数学模型的电池单体之间设置隔热层，并利用所述第三数学模型进行仿真计算，获得所述隔热层的参数；对于所述隔热层的参数进行实验验证，获得抑制所述动力电池模块热失控扩展的设计方案。

【技术实现步骤摘要】
抑制动力电池模块热失控扩展的设计方法
本专利技术属于电池领域，涉及一种抑制动力电池模块热失控扩展的设计方案。
技术介绍
在能源危机与环境污染的双重压力下，汽车动力系统电动化成为了汽车发展的重要标志之一。当前，新能源车动力电池系统多采用具有较高能量密度的动力电池，如锂离子动力电池。然而，偶发的安全事故使得锂离子动力电池系统受到质疑。动力电池系统事故一般是由动力电池发生热失控造成的。动力电池热失控是指由于动力电池内部材料在一定温度下，将化学能瞬间转化为热能的过程。动力电池系统通常包含多节串并联连接的单体动力电池，部分电池单体发生热失控之后，剧烈释放出的热能将会波及周围的电池，导致周围电池继续因受到高温加热而发生热失控。这种周围电池受到已有热失控影响继而发生热失控的过程，称为热失控的扩展过程。热失控的扩展是非常危险的，这意味着动力电池系统局部发生热失控后，整个系统都将因为热失控的扩展而发生热失控。防止动力电池系统内的热失控扩展的发生，将热失控限制在局部，将能够大大提高动力电池系统的安全性能，保证人民群众的生命财产安全。然而，目前的抑制动力电池模块热失控扩展的设计方案，只是通过试错的方法，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制动力电池模块热失控扩展的设计方案，其包括以下步骤：S1：在绝热环境下对一第一动力电池单体进行加热热失控实验，并记录所述第一动力电池单体在不同时刻的温度T(t)；S2：建立所述第一动力电池单体在加热热失控实验过程中的一第一数学模型T(t)I，利用T(t)标定该第一数学模型T(t)I，所述第一数学模型T(t)I为所述第一动力电池单体在加热热失控条件下在某一时刻t的温度；S3：提供一第二动力电池单体，该第二动力电池单体与所述第一动力电池单体相同，对所述第二动力电池单体进行热失控触发实验，并记录该第二动力电池单体在不同时刻的温度T '(t)；S4：建立所述第二动力电池单体在热失控触发实验过程中...

【技术特征摘要】
1.一种抑制动力电池模块热失控扩展的设计方法，其包括以下步骤：S1：在绝热环境下对一第一动力电池单体进行加热热失控实验，并记录所述第一动力电池单体在不同时刻的温度T(t)；S2：建立所述第一动力电池单体在加热热失控实验过程中的一第一数学模型T(t)I，利用T(t)标定该第一数学模型T(t)I，所述第一数学模型T(t)I为所述第一动力电池单体在加热热失控条件下在某一时刻t的温度；S3：提供一第二动力电池单体，该第二动力电池单体与所述第一动力电池单体相同，对所述第二动力电池单体进行热失控触发实验，并记录该第二动力电池单体在不同时刻的温度T′(t)；S4：建立所述第二动力电池单体在热失控触发实验过程中的一第二数学模型T(t)II，并利用T′(t)标定所述第二数学模型T(t)II，所述第二数学模型T(t)II为所述第二动力电池单体在热失控触发实验过程中在某一时刻t的温度；S5：对一第一动力电池模块进行加热热失控扩展实验，该第一动力电池模块包括至少两节电池单体，该电池单体与所述第一动力电池单体以及第二动力电池单体相同，且该第一动力电池模块中的热失控触发形式与所述第二动力电池单体的热失控触发形式相同，记录所述第一动力电池模块不同时刻的温度T″(t)；S6：通过所述第一数学模型T(t)I以及所述第二数学模型T(t)II获得所述第一动力电池模块在加热热失控扩展实验过程中的一第三数学模型T(t)III，利用T″(t)标定该第三数学模型T(t)III，所述第三数学模型T(t)III为所述第一动力电池模块在加热热失控扩展实验过程中在某一时刻t的温度；S7：在所述第三数学模型T(t)III的电池单体之间设置一隔热层，利用所述第三数学模型T(t)III进行仿真计算，获得能够抑制所述第一动力电池模块热失控扩展的隔热层的参数；以及S8：选取一第二动力电池模块，该第二动力电池模块为在所述第一动力电池模块的相邻电池单体之间设置所述隔热层得到，对所述第二动力电池模块进行热失控扩展实验，该第二动力电池模块中的热失控触发形式与所述第一动力电池模块的热失控触发形式相同，利用所述第二动力电池模块热失控扩展实验的实验结果对步骤S7中的所述隔热层的参数进行实验验证，确定能够抑制热失控扩展的隔热层的设计参数，获得抑制动力电池模块热失控扩展的设计方案。2.根据权利要求1所述的抑制动力电池模块热失控扩展的设计方法，其特征在于，所述第一数学模型T(t)I的建立进一步包括以下步骤：S21：获得第一动力电池单体内部化学反应产生的生热功率的总和QI(t)的计算式，所述QI(t)＝Qr(t)+Qe(t)，Qr(t)代表所述第一动力电池单体内部材料化学反应生热功率，Qe(t)代表电池内短路释放的电功率；S22：根据QI(t)建立首节触发电池单体的的计算式；以及S23：根据建立首节触发电池单体的T(t)I的计算式。3.根据权利要求2所述的抑制动力电池模块热失控扩展的设计方法，其特征在于，所述Qr(t)的计算式为：Qr(t)＝QSEI+Qanode+Qseparator+Qcathode+Qelectrolyte+QPVDF，其中，QSEI代表SEI膜分解反应的产热量；Qanode代表负极与电解液反应的产热量；Qseparator代表隔膜分解的吸热量；Qcathode正极分解的产热量；Qelectrolyte电解液分解的产热量；QPVDF代表粘接剂分解反应的产热量，所述QSEI的计算式为：其中，HSEI代表SEI膜分解反应所能释放的总能量，单位是J；cSEI(t)代...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯旭宁，张明轩，欧阳明高，卢兰光，何向明，方谋，王芳，樊彬，王洪庆，
申请(专利权)人：清华大学，中国汽车技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11