一种锂离子电池单体热失控风险评价方法及装置制造方法及图纸

本申请提出了一种锂离子电池单体热失控风险评价方法及装置，涉及储能液态锂离子电池应用技术领域，包括以下步骤：获取预设时间段内电池工况数据，电池工况数据包含测量电压与负载电流，根据负载电流并基于电化学老化模型获取参考固体电解质界面SEI膜电阻与输出电压；根据输出电压与测量电压对电化学性能模型进行参数辨识，获取真实SEI膜电阻；根据参考SEI膜电阻与真实SEI膜电阻计算电池的热失控风险系数；根据热失控风险系数评价电池安全风险等级。本发明专利技术基于电化学原理，计算电池无热失控风险时的参考SEI膜电阻，接着基于工作数据，利用参数辨识得到真实SEI膜电阻，并计算电池热失控风险系数评价电池安全状态，提高了热失控风险评价的准确性与可靠性。失控风险评价的准确性与可靠性。失控风险评价的准确性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池单体热失控风险评价方法及装置


[0001]本申请涉及储能液态锂离子电池应用
，尤其涉及一种锂离子电池单体热失控风险评价方法及装置。

技术介绍

[0002]随着全球能源资源可预见的枯竭以及严峻的经济形势，世界对清洁能源的重视程度日益提升。同时，我国也提出了双碳政策以应对技术布局与产业化的需求。其中，储能技术是连接清洁能源供给侧与需求侧的桥梁，完善的储能技术是清洁能源产业化的关键要素。
[0003]锂离子电池储能是储能行业的主流的解决方案，占据了绝大部分市场份额。然而，受某些不可抗因素(如不可检测的制造缺陷)影响，锂离子电池一定概率上会出现热失控。为了避免热失控出现造成生命财产损失，需要电池管理系统拥有提前预测热失控的能力，以预警并避免热失控的发生。
[0004]目前，学界与行业内皆没有完善的方案来实现对热失控的早期预警。普遍采用基于统计理论方法或基于大数据的方法来评估电池的热失控风险。然而，电池在热失控早期会出现可以预见的变化。但这些方法与技术局限在电池输出信号，缺乏电化学机理的支撑，未能深入探究电池热失控早期的内部状态变化，不足以准确预测电池热失控风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是储能液态锂离子电池应用
，提出一种锂离子电池单体热失控风险评价方法及装置。
[0006]本申请第一方面提出了一种锂离子电池单体热失控风险评价方法，其特征在于，包括：
[0007]获取预设时间段内电池工况数据，所述电池工况数据包含测量电压与负载电流，根据所述负载电流并基于电化学老化模型获取参考固体电解质界面SEI膜电阻与输出电压；
[0008]根据所述输出电压与所述测量电压对电化学性能模型进行参数辨识，获取真实SEI膜电阻；
[0009]根据所述参考SEI膜电阻与所述真实SEI膜电阻计算电池的热失控风险系数；
[0010]根据所述热失控风险系数评价电池安全风险等级。
[0011]可选的，所述获取参考SEI膜电阻包括：
[0012]获取参考SEI膜厚度Δδ
SEI
，公式化如下：
[0013][0014]其中，为SEI膜的摩尔体积，为老化过程的反应速率，公式化如下：
[0015][0016]其中，i
0，side
表示老化过程交换电流密度，α
c，side
表示正极的锂离子传递系数，F为法拉第常数，R表示理想气体常数，T表示温度，η
side
为电池老化过程反应过电势，η
side
公式化如下：
[0017]η
side
＝η
n
+U
n
‑
U
ref，side
，
[0018][0019]其中φ
s
为电极电势，φ
e
为电解液液相电势，U
ref，side
为老化过程平衡电势，为参考SEI膜电阻。
[0020]根据所述参考SEI膜厚度Δδ
SEI
获取所述参考SEI膜电阻，公式化如下：
[0021][0022]其中，R
SEI，0
为SEI膜电阻初始值，k
SEI
为SEI膜的电子电导率。
[0023]可选的，根据所述输出电压与所述测量电压对电化学性能模型进行参数辨识，获取真实SEI膜电阻包括：
[0024]获取所述输出电压与真实SEI膜电阻的表达式，公式化如下：
[0025][0026]式中V为所述输出电压，U
p
，U
n
分别为正负极开路电压，φ
e
(L)，φ
e
(0)分别为在正负极集流体位置的电解液电势，I为负载电流，a
s，n
为材料比表面积，L
n
为电极储能材料厚度，η
p
，η
n
分别为正负极过电势。
[0027]根据所述测量电压与所述输出电压获取误差函数，公式化如下：
[0028]e
v
＝V
m
‑
V
[0029]其中，e
v
为用于参数辨识算法的电压误差，V
m
为所述测量电压，V为所述输出电压。
[0030]根据所述表达式和所述误差函数辨识获取真实SEI膜电阻。
[0031]可选的，所述根据所述参考SEI膜电阻与真实SEI膜电阻计算电池的热失控风险系数，包括：
[0032][0033]其中，ΔR
SEI
为基于参数辨识得到的所述真实SEI膜电阻的变化量，为基于电化学老化模型得到的所述参考SEI膜电阻的变化量。
[0034]可选的，所述根据所述热失控风险系数评价电池安全风险等级包括：
[0035]若R
TR
小于第一阈值，评价电池安全风险等级为热失控一级告警；
[0036]若R
TR
大于等于第一阈值且小于第二阈值，评价电池安全风险等级为热失控二级告警；
[0037]若R
TR
大于等于第二阈值且小于第三阈值，评价电池安全风险等级为热失控三级告警；
[0038]若R
TR
大于等于第三阈值且小于等于第四阈值，评价电池安全风险等级为正常等级；
[0039]若R
TR
大于第三阈值，评价电池安全风险等级为热失控四级告警。
[0040]本申请第二方面提出了一种锂离子电池单体热失控风险评价装置，其特征在于，包括：
[0041]获取模块，用于获取预设时间段内电池工况数据，所述电池工况数据内包含测量电压与负载电流，根据所述负载电流并基于电化学老化模型获取参考固体电解质界面SEI膜电阻与输出电压；
[0042]辨识模块，用于根据所述输出电压与所述测量电压对电化学性能模型进行参数辨识，获取真实SEI膜电阻；
[0043]计算模块，用于根据所述参考SEI膜电阻与真实SEI膜电阻计算电池的热失控风险系数；
[0044]评估模块，用于根据所述热失控风险系数评价电池安全风险等级。
[0045]本申请第三方面，提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述第一方面中任一所述的方法。
[0046]本申请第四方面，提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一所述的方法。
[0047]本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
[0048]基于电化学原理，计算电池无热失控风险时的参考SEI膜电阻，接着基于工作数据，利用参数辨识得到真实SEI膜电阻，并计算电池热失控风险系数评价电池安全状态，提高了热失控风险评价的准确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池单体热失控风险评价方法，其特征在于，包括：获取预设时间段内电池工况数据，所述电池工况数据包含测量电压与负载电流，根据所述负载电流并基于电化学老化模型获取参考固体电解质界面SEI膜电阻与输出电压；根据所述输出电压与所述测量电压对电化学性能模型进行参数辨识，获取真实SEI膜电阻；根据所述参考SEI膜电阻与所述真实SEI膜电阻计算电池的热失控风险系数；根据所述热失控风险系数评价电池安全风险等级。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取参考SEI膜电阻包括：获取参考SEI膜厚度Δδ
SEI
，公式化如下：其中，为SEI膜的摩尔体积，为老化过程的反应速率，公式化如下：其中，i
0，side
表示老化过程交换电流密度，α
c，side
表示正极的锂离子传递系数，F为法拉第常数，R表示理想气体常数，T表示温度，η
side
为电池老化过程反应过电势，η
side
公式化如下：η
siae
＝η
n
+U
n
‑
U
ref，side
，其中φ
s
为电极电势，φ
e
为电解液液相电势，U
ref，side
为老化过程平衡电势，为参考SEI膜电阻。根据所述参考SEI膜厚度Δδ
SEI
获取所述参考SEI膜电阻，公式化如下：其中，R
SEI，O
为SEI膜电阻初始值，k
SEI
为SEI膜的电子电导率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述输出电压与所述测量电压对电化学性能模型进行参数辨识，获取真实SEI膜电阻包括：获取所述输出电压与真实SEI膜电阻的表达式，公式化如下：式中V为所述输出电压，U
p
，U
n
分别为正负极开路电压，φ
e
(L)，φ
e
(0)分别为在正负极集流体位置的电解液电势，I为负载电流，a
s，n
为材料比表面积，L
n
为电极储能材料厚度，η
p
，η
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘承皓，朱勇，王建星，汪琳，刘明义，刘大为，裴杰，徐若晨，曹曦，曹传钊，毛巍，宋立涛，王宁，
申请(专利权)人：华能新能源股份有限公司山西分公司，
类型：发明
国别省市：