一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法与结构技术

本发明专利技术涉及一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法与结构，该检测方法包括以下步骤：1)将气体检测不锈钢毛细管、压力传感器探头、应变片和温度传感器布置于锂离子动力电池内部片层结构间；2)将各传感器线/管收拢于锂离子电池外壳中部小孔并进行封装；3)将气体检测不锈钢毛细管与气体检测仪表相连，并将压力传感器探头、应变片和温度传感器分别与数据记录仪相连。4)对锂离子动力电池进行各种环境、工况下的测试，监测并记录过程中各监测点温度变化、压力变化、应力应变及电池内部反应所产生气体的情况。与现有技术相比，本发明专利技术具有全面、实时、准确地采集关键数据等优点。准确地采集关键数据等优点。准确地采集关键数据等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法与结构


[0001]本专利技术涉及锂离子动力电池技术与测量领域，尤其是涉及一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法与结构。

技术介绍

[0002]锂离子动力电池凭借其高比能量、比功率，自放电率低等特点在电子消费产品、各型号车辆中已得到广泛应用，但锂离子动力电池储能系统的使用受到环境、工况等因素限制，低温、快充等极端工作环境、工作状况会导致老化、热失控、不均匀分布等一系列问题，这些问题对锂离子电池组/电池包的性能、使用寿命甚至是安全性有着重大影响，因此，对锂离子动力电池在各环境、各工况下的使用过程进行机理性研究对锂离子动力电池的宏观调控、管理有着十分重要的指导意义。
[0003]目前，对锂离子动力电池工作状态下的机理研究、测量方式较为单一，多为外部温度传感器测量、红外温度检测，电流、电压及阻抗测量，但实际锂离子动力电池内外性能参量相差较大，内部电化学反应及产生的气体、气压、应力应变单靠外在手段也无法检测，基于传统外部检测手段获得的机理模型与实际相比有着较大差距，准确性不够。
[0004]因此，随着纯电动汽车市场和用户需求的角度出发，锂离子动力电池的能量密度功率密度必将逐步升高，这一趋势给锂离子动力电池组在极端工况下的安全性提出了重大挑战，探究更为准确、贴合实际的内部机理模型和检测手段将成为锂离子动力电池取得技术突破的必由之路。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法与结构。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法，包括以下步骤：
[0008]1)将气体检测不锈钢毛细管、压力传感器探头、应变片和温度传感器布置于锂离子动力电池内部片层结构间；
[0009]2)将各传感器线/管收拢于锂离子电池外壳中部小孔并进行封装；
[0010]3)将气体检测不锈钢毛细管与气体检测仪表相连，并将压力传感器探头、应变片和温度传感器分别与数据记录仪相连。
[0011]4)对锂离子动力电池进行各种环境、工况下的测试，监测并记录过程中各监测点温度变化、压力变化、应力应变及电池内部反应所产生气体的情况。
[0012]所述的温度传感器为直径毫米级别以下的温度传感器，用于采集锂离子动力电池内部各部分的实时温度值，获取电池内部温度分布状况及锂离子动力电池内外温差。
[0013]所述的应变片为厚度毫米级别以下的应变片，用于测量各工况下锂离子动力电池内部应力应变，对过充鼓包等危险状况进行预警。
[0014]所述的压力传感器为直径毫米级别以下的压力传感器，用于检测各工况下锂离子动力电池内部压力值，对过压导致的开裂和爆破危险状况进行预警。
[0015]所述的气体检测不锈钢毛细管直径毫米级别以下的不锈钢毛细管，用于检测各工况下锂离子动力电池内部各种气体的产生，具体包括电池内部各阶段反应所产生的O2、CO、CO2、H2、C2H4、CH4、C2H6和C3H6气体，获取锂离子动力电池各工况下的各种反应阶段气体信号及失效机理。
[0016]所述的步骤2)中，各传感器线/管通过锂离子动力电池中部的注液孔拉出，注液孔封口处采用泡沫胶与耐高温绝缘胶布封住以保证电池密封性。
[0017]所述的锂离子动力电池包括电池壳、电池盖、正极片、负极片、隔膜以及电解液，通过卷绕或叠片形式构成。
[0018]锂离子动力电池内部的温度传感器线分布于电池内部各关键部位，且各温度传感器线之间为不重叠分布，所述的关键部位包括锂离子动力电池芯部、电池壳正负极所在角落以及电池底端。
[0019]锂离子动力电池在封壳成型前，将全部的温度传感器分布位置与数据记录仪通道编号对应后再进行封装、烘干和注液化成的后续工序。
[0020]一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测结构，该检测结构包括分别设置在锂离子动力电池内部片层结构间的气体检测不锈钢毛细管、压力传感器探头、应变片和温度传感器、与气体检测不锈钢毛细管连接的气体检测仪表以及分别与压力传感器探头、应变片和温度传感器连接的数据记录仪，各传感器线/管通过锂离子动力电池中部的注液孔拉出，注液孔封口处采用泡沫胶与耐高温绝缘胶布封住以保证电池密封性。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022]一、本专利技术采用高精度接触式检测元件，实现对锂离子动力电池内部失效反应状态的实时测量与检测，可用于实际车载锂离子动力电池组的监测与报警；
[0023]二、本专利技术采用多种传感检测元件对锂离子动力电池内部失效反应状态进行检测，可实现对现有锂离子动力电池模型及机理的完善和优化，为锂离子动力电池的设计和电池组/包的管理提供理论支持。
[0024]三、本专利技术将内置温度传感器布置于锂离子动力电池的各层材料之间，并散布于电池中心及角落部位，可全面地测试得到锂离子动力电池芯部、正负极、底端等各处实时温度数值与分布。
[0025]四、本专利技术可实现内置温度传感器和外置温度传感器的联合测量，用于分析锂离子动力电池的内外温度差异，为实际纯电动汽车车载锂离子动力电池组热失控等安全问题提供温度报警的理论依据。
[0026]五、本专利技术采用细小传感元件，可实现在对锂离子动力电池影响较小情况下的精准测量，较好地保留了锂离子动力电池的原始性能与特征。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的四种检测功能框图。
[0028]图2为本专利技术实施例中锂离子动力电池内部传感器布置示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例中锂离子动力电池内部传感器线、管与外部数据记录仪、气体
检测仪表连接示意图。
[0030]图中标记说明：
[0031]1、气体检测不锈钢毛细管，2、压力传感器探头，3、应变片，4、温度传感器，5、数据记录仪，6、气体检测仪表。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0033]实施例
[0034]如图1-3所示，本专利技术提供一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测结构与检测方法，该检测方法的实现分为以下步骤：
[0035]第一步，将气体检测毛细管、压力传感器、应变片和温度传感器布置于锂离子动力电池内部片层结构间；
[0036]第二步，将各传感器线、管收拢于锂离子电池外壳中间所开小孔，进行封装；
[0037]第三步，分别将传感器线、气体检测毛细管与数据记录仪和气体检测仪表相连；
[0038]第四步，对此结构锂离子动力电池进行各种环境、工况下的测试，监测、记录过程中各监测点温度变化、压力变化、应力应变及电池内部反应所产生气体的情况。
[0039]其中，锂离子动力电池内部片层结构间设计有以下四种传感器：
[0040](a)直径毫米级别以下的温度传感器，用于采集电池内部各部分实时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将气体检测不锈钢毛细管(1)、压力传感器探头(2)、应变片(3)和温度传感器(4)布置于锂离子动力电池内部片层结构间；2)将各传感器线/管收拢于锂离子电池外壳中部小孔并进行封装；3)将气体检测不锈钢毛细管(1)与气体检测仪表(6)相连，并将压力传感器探头(2)、应变片(3)和温度传感器(4)分别与数据记录仪(5)相连。4)对锂离子动力电池进行各种环境、工况下的测试，监测并记录过程中各监测点温度变化、压力变化、应力应变及电池内部反应所产生气体的情况。2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法，其特征在于，所述的温度传感器(4)为直径毫米级别以下的温度传感器，用于采集锂离子动力电池内部各部分的实时温度值，获取电池内部温度分布状况及锂离子动力电池内外温差。3.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法，其特征在于，所述的应变片(3)为厚度毫米级别以下的应变片，用于测量各工况下锂离子动力电池内部应力应变，对过充鼓包等危险状况进行预警。4.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法，其特征在于，所述的压力传感器为直径毫米级别以下的压力传感器，用于检测各工况下锂离子动力电池内部压力值，对过压导致的开裂和爆破危险状况进行预警。5.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池内部失效反应多维度检测方法，其特征在于，所述的气体检测不锈钢毛细管(1)直径毫米级别以下的不锈钢毛细管，用于检测各工况下锂离子动力电池内部各种气体的产生，具体包括电池内部各阶段反应所产生的O2、CO、CO2、H2、C2H4、CH...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏学哲，陈思琦，戴海峰，张广续，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：