一种锂离子电池热失控危险性控制方法技术
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池热失控危险性控制方法
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种锂离子电池热失控危险性的控制方法。
技术介绍
随着新能源电动汽车和混合动力汽车的逐渐发展，锂离子动力电池得到越来越广泛的应用。锂离子电池有能量密度高、电压平台好等优点，但是由于锂元素化学性能较为活泼，在高温、短路、过充或受到机械撞击等故障发生时易发生热失控事故。电池热失控是指电池内部化学反应失去控制，化学能迅速转化为内能，在短时间内使电池温度迅速升高，乃至出现燃烧爆炸，会对电动汽车及乘客的安全造成极大的威胁。除了外部故障，锂离子电池的内部物理化学特性对电池热失控发生的危险性也有较大的影响，如电极和电解液的材料特性、电池的生热散热特性以及电极的微观结构特性等。电池在正常工作的情况下，可能在电池内部会发生短暂的局部高温，当此温度超过一定范围时，会引起电池一系列副反应的发生，最终导致热失控的发生。这种局部高温点的出现与电池本身的物理化学和微观结构特性有关。然而现有的热失控研究方法往往考虑电池热失控后宏观的化学反应和温度演化情况，而不能综合考虑电池的物理化学热性和电极的微观结构特性，通过研究内部局...
【技术保护点】
一种锂离子电池热失控危险性控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)应用X‑ray扫描法或FIB‑SEM扫描法，并对扫描得到的图像数据进行处理，生成锂离子电池电极三维微观结构；(2)建立所述锂离子电池电极三维微观结构内部的电化学‑热耦合模型，该模型用于模拟物质和电荷输运过程、化学反应过程以及产热和传热过程；(3)应用所述电化学‑热耦合模型，计算不同放电倍率下所述锂离子电池电极三维微观结构内部的最高局部温度，并获得该最高局部温度引发热失控发生的危险性结果；根据得到的危险性结果，对锂离子电池进行相应的控制。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池热失控危险性控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)应用X-ray扫描法或FIB-SEM扫描法，并对扫描得到的图像数据进行处理，生成锂离子电池电极三维微观结构；(2)建立所述锂离子电池电极三维微观结构内部的电化学-热耦合模型，该模型用于模拟物质和电荷输运过程、化学反应过程以及产热和传热过程；(3)应用所述电化学-热耦合模型，计算不同放电倍率下所述锂离子电池电极三维微观结构内部的最高局部温度，并获得该最高局部温度引发热失控发生的危险性结果；根据得到的危险性结果，对锂离子电池进行相应的控制。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控危险性控制方法，其特征在于，步骤(1)生成的所述锂离子电池电极三维微观结构的分辨率为0.02到0.1倍的电极活性材料颗粒平均直径；所述锂离子电池电极三维微观结构的像素点的数量在100×100×100到1000×1000×1000之间。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控危险性控制方法，其特征在于，步骤(1)中所述X-ray扫描法适用于活性颗粒直径大于20微米的材料的电池，所述FIB-SEM扫描法适用于活性颗粒直径小于等于20微米的材料的电池。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控危险性控制方法，其特征在于，所述电化学-热耦合模型包括电解液中锂离子的输运控制方程、活性材料中锂的输运控制方程，电解液中和活性材料中的电荷守恒控制方程，电解液与活性材料界面处的电化学反应控制方程，电解液中和活性材料中的产热控制方程和电解液与活性材料界面处的产热控制方程，以及传热控制方程；所述电解液中锂离子的输运控制方程为：其中，ce表示电解液中锂离子浓度，ve表示电解液中锂离子扩散系数，κe表示电解液的电导率，t+表示锂的迁移数，F为法拉第常数；所述活性材料中锂的输运控制方程为：其中，cs表示活性材料中锂的浓度，Ds表示活性材料中锂的扩散系数；所述电解液中的电荷守恒控制方程为：其中，κe表示电解液的电导率，Φe表示电解液的电势，R表示理想气体常数，T表示开尔文温度，ke表示电解液的电导率，F为法拉第常数，ce表示电解液中锂离子浓度；所述活性材料中的电荷守恒控制方程为：其中，Φs表示活性材料的电势，ks表示活性材料的电导率；所述电解液与活性材料界面处的电化学反应控制方程为：其中，jn，i为表面电流密度；i0表示交换电流密度；αa与αc分别表示负极与正极的电荷迁移系数，且αc+αa...
【专利技术属性】
技术研发人员：田瑞华，窦汝振，李顶根，
申请(专利权)人：天津清源电动车辆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津,12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。