锂电池热失控的预警方法、锂电池和用电设备技术

本发明专利技术涉及锂电池热失控的预警方法、锂电池和用电设备。该预警方法包括：检测锂电池的泄压阀是否完全打开；当泄压阀完全打开时，发出一级预警警报；当内部压力大于预设压力阈值并且浓度大于预设浓度阈值时，发出二级预警警报；当内部压力大于预设压力阈值或者浓度大于预设浓度阈值时，发出三级预警警报；当内部压力小于等于预设压力阈值并且浓度小于等于预设浓度阈值时，检测锂电池的工作温度和工作电压；将测得的工作温度和工作电压分别与预设温度阈值和预设电压区间进行比较；基于比较结果，确定是否发出四级预警警报。该预警方法能够根据锂电池热失控的严重程度向用户发出相应等级的预警警报，方法简单，易于操作，控制成本较低。本较低。本较低。

【技术实现步骤摘要】
锂电池热失控的预警方法、锂电池和用电设备


[0001]本专利技术涉及电池
，具体地涉及锂电池热失控的预警方法、锂电池和用电设备。

技术介绍

[0002]锂离子电池(俗称“锂电池”)是目前最常见的二次电池之一，它主要依靠锂离子在正负电极片上往返嵌入和脱嵌来实现重复充放电。锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、无记忆性等诸多优点，因此它在智能手机、便携式电脑、电动汽车、医疗器械、航空航天等诸多领域得到了广泛地应用。
[0003]现有技术中的锂电池主要由电芯和电池管理系统(即Battery Management System)组成。其中，电芯一般包括壳体、置于壳体内的正负电极、布置在正负电极之间的隔膜、和电解液等部件。在实际充放电过程中，锂电池容易出现过度发热、膨胀起鼓，甚至自燃爆炸等现象，极大地制约了锂电池的安全性能。究其原因，一方面，处于充电状态的锂电池的正极材料(例如钴酸锂、锰酸锂等)如果状态不稳定会发生分解并在高温下释放氧气，导致电解液中的有机溶剂会与氧气发生反应产生许多热量。另一方面，在一定的电压作用下，电解液本身也可能会发生反应，放出大量的热量。此外，隔膜起皱破损、金属屑连通正负极等原因还会导致正负电极短路，使得在短时间内产生大量的热量。电解液在热量的作用下沸腾挥发后，会产生大量易燃性气体，这些易燃性气体极易在热量的作用下被点燃，使得密封的壳体内压力急剧增加，导致锂电池起鼓，甚至爆炸。
[0004]为了增强锂电池的安全防护性能，现有技术中已经发展出一种锂电池热失控的预警方法。例如，中国专利技术专利申请CN114267150A公开了一种锂电池热失控早期火灾检测预警方法。该预警方法首先采用分布式传感器部署方法在电池仓中布置多个传感器，测得温度、可燃气体和烟雾的特征参量，接着采用所测得的特征参量，通过多参数融合证据理论模型，进行锂电池热失控及火灾预警判断，给出“正常”、“预警”和“火灾”三个状态的预警及报警。由于该预警方法需要在有限的锂电池储能空间内布置数量较多的传感器，同时需要对传感器测得的温度、可燃气体和烟雾浓度等多个参数建立多参数融合证据理论模型和计算，还要通过神经递归网络的方法对传感器数据的序列进行学习和研判，使得该预警方法过于复杂，控制成本较高。
[0005]因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]为了改善或在一定程度上解决现有技术中锂电池热失控的预警方法过于复杂、控制成本的技术问题，本专利技术提供一种锂电池热失控的预警方法。所述预警方法包括：检测所述锂电池的泄压阀是否完全打开；当所述泄压阀完全打开时，发出一级预警警报；当所述泄压阀未完全打开时，通过布置在所述锂电池上的压力传感器和可燃气体
浓度传感器分别检测所述锂电池的内部压力和释放的可燃气体的浓度；将所述内部压力和所述浓度分别与预设压力阈值和预设浓度阈值进行比较；当所述内部压力大于所述预设压力阈值并且所述浓度大于所述预设浓度阈值时，发出二级预警警报；当所述内部压力大于所述预设压力阈值且所述浓度小于等于所述预设浓度阈值，或者所述内部压力小于等于所述预设压力阈值且所述浓度大于所述预设浓度阈值时，发出三级预警警报；当所述内部压力小于等于所述预设压力阈值并且所述浓度小于等于所述预设浓度阈值时，检测所述锂电池的工作温度和工作电压；将测得的所述工作温度和所述工作电压分别与预设温度阈值和预设电压区间进行比较；基于比较结果，确定是否发出四级预警警报。
[0007]在本专利技术锂电池热失控的预警方法中，首先检测锂电池的泄压阀是否完全打开。当泄压阀完全打开时，说明此时锂电池的内部压力极大，锂电池出现自燃或爆炸的风险极高，因此发出“一级预警警报”。当泄压阀未完全打开时，通过布置在锂电池上的压力传感器和可燃气体浓度传感器分别检测锂电池的内部压力和释放的可燃气体的浓度。接着，将测得的内部压力和浓度分别与预设压力阈值和预设浓度阈值进行比较。当内部压力大于预设压力阈值并且浓度大于预设浓度阈值时，说明此时锂电池的内部压力较高并且释放的可燃气体的浓度也较大，锂电池出现自燃或爆炸的风险很高，因此发出“二级预警警报”。当内部压力大于预设压力阈值且浓度小于等于预设浓度阈值，或者内部压力小于等于预设压力阈值且浓度大于预设浓度阈值时，锂电池出现自燃或爆炸的风险高，因此发出“三级预警警报”。当内部压力小于等于预设压力阈值并且浓度小于等于预设浓度阈值时，检测锂电池的工作温度和工作电压。接着，将测得的工作温度和工作电压分别与预设温度阈值和预设电压区间进行比较。最后，基于比较结果，确定是否发出四级预警警报。通过上述的设置，本专利技术锂电池热失控的预警方法能够根据锂电池热失控的严重程度向用户发出四个相应等级的预警警报，不仅能够确保锂电池的安全稳定运行，而且该预警方法简单，易于操作，控制成本较低。
[0008]在上述锂电池热失控的预警方法的优选技术方案中，所述“基于比较结果，确定是否发出四级预警警报”的步骤包括：当所述工作温度大于所述预设温度阈值并且所述工作电压超出所述预设电压区间时，发出所述四级预警警报。当锂电池的工作温度大于预设温度阈值并且工作电压超出预设电压区间时，说明此时锂电池存在出现自燃或爆炸的风险，但是风险较低，因此发出四级预警警报即可。
[0009]在上述锂电池热失控的预警方法的优选技术方案中，所述“基于比较结果，确定是否发出四级预警警报”的步骤包括：当所述工作温度大于所述预设温度阈值或者所述工作电压超出所述预设电压区间时，发出所述四级预警警报。当锂电池的工作温度大于预设温度阈值或者工作电压超出预设电压区间时，说明此时锂电池存在出现自燃或爆炸的风险，但是风险不高，因此发出四级预警警报即可。
[0010]在上述锂电池热失控的预警方法的优选技术方案中，在所述锂电池上设有与所述泄压阀相配的微动开关，以检测所述泄压阀是否完全打开。通过在锂电池上设置与泄压阀相配的微动开关，可以方便地获取泄压阀的开闭信号，从而检测泄压阀是否完全打开。
[0011]在上述锂电池热失控的预警方法的优选技术方案中，当所述内部压力大于泄压压力时，所述泄压阀被完全打开，其中，所述泄压压力大于所述预设压力阈值。通过上述的设置，能够确保发出一级预警警报时锂电池的内部压力高于二级预警警报和三级预警警报时的内部压力，从而更加精准地反映锂电池的热失控程度。
[0012]在上述锂电池热失控的预警方法的优选技术方案中，所述泄压压力的范围为1.8atm
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2.2atm，并且所述预设压力阈值的范围为1.3atm
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1.7atm。通过上述的设置，能够使泄压压力和预设压力阈值具有适中的取值范围。
[0013]在上述锂电池热失控的预警方法的优选技术方案中，所述预设浓度阈值的范围为140ppm
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160ppm。通过上述的设置，能够使预设浓度阈值具有适中的取值范围。
[0014]在上述锂电池热失控的预警方法的优选技术方案中，所述一级预警警报、所述二级预警警报、所述三级预警警报和所述四级预警警报的方式为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池热失控的预警方法，其特征在于，所述预警方法包括：检测所述锂电池的泄压阀是否完全打开；当所述泄压阀完全打开时，发出一级预警警报；当所述泄压阀未完全打开时，通过布置在所述锂电池上的压力传感器和可燃气体浓度传感器分别检测所述锂电池的内部压力和释放的可燃气体的浓度；将所述内部压力和所述浓度分别与预设压力阈值和预设浓度阈值进行比较；当所述内部压力大于所述预设压力阈值并且所述浓度大于所述预设浓度阈值时，发出二级预警警报；当所述内部压力大于所述预设压力阈值且所述浓度小于等于所述预设浓度阈值，或者所述内部压力小于等于所述预设压力阈值且所述浓度大于所述预设浓度阈值时，发出三级预警警报；当所述内部压力小于等于所述预设压力阈值并且所述浓度小于等于所述预设浓度阈值时，检测所述锂电池的工作温度和工作电压；将测得的所述工作温度和所述工作电压分别与预设温度阈值和预设电压区间进行比较；基于比较结果，确定是否发出四级预警警报。2.根据权利要求1所述的锂电池热失控的预警方法，其特征在于，所述“基于比较结果，确定是否发出四级预警警报”的步骤包括：当所述工作温度大于所述预设温度阈值并且所述工作电压超出所述预设电压区间时，发出所述四级预警警报。3.根据权利要求1所述的锂电池热失控的预警方法，其特征在于，所述“基于比较结果，确定是否发出四级预警警报”的步骤包括：当...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智皋，周泳，顾正建，
申请(专利权)人：文嘉瑞东莞消防安全技术有限公司，
类型：发明
国别省市：