一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置，方法包括：将切割顶盖的单体电芯放入加热装置中进行加热，采集压力信息和温度信息；检测单体电芯随温度的状态变化，获得单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度；在单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系；在单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；根据产气引起的压力与温度的关系计算单体电芯产气速率与温度的关系；加入电解液蒸汽压对产气过程进行分析，获得的单体电芯产气速率更加准确，为锂电池热失控预警提供更准确的理论指导。

【技术实现步骤摘要】
一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置。
技术介绍
近年来，随着环境问题日益严重，石油等不可再生能源的逐渐枯竭，人类对新能源汽车的需求日益增加。由于锂离子电池具有能量密度大、输出功率高、使用寿命长、自放电率低、工作温度范围宽、绿色无污染等优点，其广泛应用于新能源汽车。然而，近年来，电动汽车电池系统的热失控事故层出不穷，危害了人们的生命财产安全，同时打击了人们对电动汽车的信心。锂离子电池的热失控发生过程中，电池内部会发生一系列化学反应，这些反应产生大量的热量，同时伴随着很多可燃气体的产生，最终导致电池发生热失控造成起火爆炸等安全事故。为了更好地预警电池发生热失控，需要对电池热失控发生前进行预警，通常的预警包括温度预警与气体预警，单一的预警方式无法有效地进行预警，两种方式的预警逻辑更加能够保证电池安全高效地运行。因此对电池的热失控的产气规律进行研究，能够有效的为电池预警安全提供理论依据，从而保证锂离子电池的安全性。目前传统的实验方法，对于电池热失控过程中的产气过程，通常是将电池直接放在压力容器里面直接进行实验，通过压力变化来计算电池的产气速率，然而这样的过程存在的缺陷在于忽略了电解液的蒸汽压。事实上在压力容器内部的电解液的蒸汽压在整个压力的构成中是不可忽略的。因此传统的实验方法，对于电池产气速率的计算准确性不高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置，以解决现有技术中存在的对于电池产气速率的计算准确性不高的问题。一种热失控下锂电池产气速率的分析方法，包括：将切割顶盖的单体电芯放入加热装置中进行加热，加热过程中采集加热装置内的压力信息和温度信息；检测所述单体电芯随温度的状态变化，获得所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度；在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系；在所述单体电芯热从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；根据产气引起的压力与温度的关系计算获得单体电芯产气速率与温度的关系。在一些实施例中，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系，包括：计算恒容条件下的空气压强；根据加热装置内的压力和所述空气压强，计算获得电解液蒸汽压；通过Antoine方程进行拟合计算获得电解液蒸汽压与温度的关系。在一些实施例中，恒容条件下的空气压强通过以下公式进行计算：；其中，为恒容条件下的空气压强，T为气体温度，为初始压力，为初始温度。在一些实施例中，所述电解液蒸汽压通过以下公式进行计算：；其中，为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，为电解液蒸汽压。在一些实施例中，电解液蒸汽压与温度的关系通过以下方程进行表征：；其中，为电解液蒸汽压，T为气体温度，A、B、C均为拟合函数的常数项。在一些实施例中，产气引起的压力通过以下公式进行计算：；其中，为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，为电解液蒸汽压，为产气引起的压力。在一些实施例中，产气引起的压力与温度的关系通过以下方程进行表征：；其中，为产气引起的压力，为压力容器的容积，为电池的体积，R为气体常数，T为气体温度，n为产气速率。在一些实施例中，单体电芯产气速率与温度的关系通过以下方程表征：；其中，n为产气速率，为指前因子，R为气体常数，E为反应活化能，T为气体温度。一种用于分析热失控下锂电池产气速率的装置，包括加热装置、温度检测装置、压力检测装置以及控制装置；所述加热装置用于对切割顶盖的单体电芯进行加热，所述温度检测装置用于采集所述加热装置内的温度信息，所述压力检测装置用于采集所述加热装置内的压力信息；所述控制装置用于获取所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度，在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系，在所述单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系，根据产气引起的压力与温度的关系计算单体电芯产气速率与温度的关系。在一些实施例中，所述加热装置为绝热量热仪。本专利技术提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置，加入电解液蒸汽压对电池的产气过程进行分析，获得的单体电芯产气速率更加准确，为锂电池热失控预警提供更准确的理论指导。附图说明图1为本专利技术提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法一种实施例的流程图。图2为本专利技术提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法中计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系一种实施例的流程图。图3和图4为本专利技术提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法一种应用场景下电池温度、加热装置内压力随时间变化曲线图。图5为本专利技术提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法一种应用场景下电解液蒸汽压随温度变化的拟合值与实验值示意图。图6为本专利技术提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法一种应用场景下热失控时气体压力随温度变化示意图。图7为本专利技术提供的热失控下锂电池产气的分析方法一种应用场景下热失控产气速率随温度变化的拟合值和实验值示意图。图8为本专利技术提供的用于分析热失控下锂电池产气速率的装置一种实施例的结构示意图。具体实施方式为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。在一些实施例中，参考图1，提供一种热失控下锂电池产气速率的分析方法，包括：步骤S101，将切割顶盖的单体电芯放入加热装置中进行加热，加热过程中采集加热装置内的压力信息和温度信息；步骤S102，检测所述单体电芯随温度的状态变化，获得所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度；步骤S103，在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系；步骤S104，在所述单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；步骤S105，根据产气引起的压力与温度的关系计算获得单体电芯产气速率与温度的关系。上述实施例提供的锂电池热失控产气规律的计算方法，加入电解液蒸汽压对电池的产气过程进行分析，获得的单体电芯产气速率更加准确，为锂电池热失控预警提供更准确的理论指导。具体地，执行步骤S101，选取一单体电芯，使用切割机切去单体电芯上的顶盖，放入气密性良好的加热装置中进行加热。切割顶盖后的单体电芯，可以更好地释放电解液，加热过程中采集加热装置内的压力信息和温度信息。进一步地，执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，包括：/n将切割顶盖的单体电芯放入加热装置中进行加热，加热过程中采集加热装置内的压力信息和温度信息；/n检测所述单体电芯随温度的状态变化，获得所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度；/n在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系；/n在所述单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；/n根据产气引起的压力与温度的关系计算获得单体电芯产气速率与温度的关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，包括：
将切割顶盖的单体电芯放入加热装置中进行加热，加热过程中采集加热装置内的压力信息和温度信息；
检测所述单体电芯随温度的状态变化，获得所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度；
在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系；
在所述单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；
根据产气引起的压力与温度的关系计算获得单体电芯产气速率与温度的关系。


2.根据权利要求1所述的热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系，包括：
计算恒容条件下的空气压强；
根据加热装置内的压力和所述空气压强，计算获得电解液蒸汽压；
通过Antoine方程进行拟合计算获得电解液蒸汽压与温度的关系。


3.根据权利要求2所述的热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，恒容条件下的空气压强通过以下公式进行计算：

；
其中，为恒容条件下的空气压强，T为气体温度，为初始压力，为初始温度。


4.根据权利要求3所述的热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，所述电解液蒸汽压通过以下公式进行计算：

；
其中，为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，为电解液蒸汽压。


5.根据权利要求4所述的热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，电解液蒸汽压与温度的关系通过以下方程进行表征：

；
其中，为电解液蒸汽压，T为气体温度，A、B、C均为...

【专利技术属性】
技术研发人员：许扬，黄峥，王庭华，王青松，郭鹏宇，吴静云，张林，孙金华，田方媛，郭莉，李妍，周洪伟，邹盛，宗炫君，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，国网江苏电力设计咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32