动力电池热失控安全性的定量评价方法及系统技术方案

本申请提供一种动力电池热失控安全性的定量评价方法及系统，其中，所述方法包括：提供待测电池单体，并在所述待测电池单体上设置针刺点，以对所述待测电池单体实施针刺测试，基于第一预设规则，在所述待测电池单体的相应表面设置多个测试点，并布置与所述多个测试点一一对应连接的多个温度传感器，以实时监测相应表面上的每个所述测试点的温度，生成对应相应表面上的每个所述测试点的绝热热失控测试曲线，从所述绝热热失控测试曲线中，获取相应表面上的两个测试点到达热失控的时刻的时间差值，以计算相应表面上的两个测试点之间的热蔓延速度，采用本发明专利技术提供的技术方案能够定量地评价所述待测电池单体的热失控安全性。评价所述待测电池单体的热失控安全性。评价所述待测电池单体的热失控安全性。

【技术实现步骤摘要】
动力电池热失控安全性的定量评价方法及系统


[0001]本申请涉及电池
，具体涉及一种动力电池热失控安全性的定量评价方法及系统。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池以其高能量密度，长循环寿命环保安全等优点，成为目前最有前途和竞争力的二次电池。随着锂离子电池的广泛应用，电池安全事故时有发生，安全问题越来越受到业内人士的关注。
[0003]目前行业里对于锂离子电池安全性评价方法大多数是基于材料层级的DSC(现代热分析)测试，以及电池层级的过充(电滥用)，针刺(机械滥用)和热箱(热滥用)等测试。对于电池层级的过充而言，可以根据电池失效SOC(State Of Charge，电池荷电状态)对电池的安全性进行评价，热箱也可以用电池失效的温度进行评价，但是，针刺评价电池安全性只能通过电芯是否能够通过针刺测试(即电池有无发生热失控)来进行判断，对于一些安全性差异不大的电池而言，此种方法对于评价电池本身由于外界异物刺入导致的安全性过于宽泛，不足以评价安全性差异不大电池的区别。
[0004]传统的评价电芯安全性的指标多为对电芯热失控现象的定性比较，而仅仅对电芯热失控安全性给出定性的评价不足以指导电芯设计方案的改进，也不足以实现对电芯热失控的积极防控。
[0005]因此，亟需提出一种动力电池热失控安全性的定量评价方法。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种动力电池热失控安全性的定量评价方法及系统，用以代替
技术介绍
中仅是通过针刺测试通过与否所掩盖的电池本身的安全性差异，能够有效评估电池针刺安全性。
[0007]第一方面，本申请提供一种动力电池热失控安全性的定量评价方法，所述方法包括：
[0008]提供待测电池单体，并在所述待测电池单体上设置针刺点，以对所述待测电池单体实施针刺测试；
[0009]基于第一预设规则，在所述待测电池单体的相应表面设置多个测试点，并布置与所述多个测试点一一对应连接的多个温度传感器，以实时监测相应表面上的每个所述测试点的温度，生成对应相应表面上的每个所述测试点的绝热热失控测试曲线；
[0010]从所述绝热热失控测试曲线中，获取相应表面上的两个测试点到达热失控的时刻的时间差值，并基于相应表面上两个测试点之间的距离，计算相应表面上的两个测试点之间的热蔓延速度，得到所述待测电池单体在针刺后的热蔓延速度，以定量地评价所述待测电池单体的热失控安全性。
[0011]在一些实施方式中，所述基于第一预设规则，在所述待测电池单体的相应表面设
置多个测试点包括：将所述待测电池单体相应表面上的除所述针刺点以外的剩余区域沿所述待测电池单体的长度方向等分为N份，并相应等分设置N+1个测试点；其中，N+1个测试点沿所述待测电池单体的长度方向依序排列，N为大于1的正整数。
[0012]在一些实施方式中，所述多个温度传感器与所述多个测试点一一对应连接，以实时监测相应表面上的每个所述测试点的温度，生成对应相应表面上的每个所述测试点的绝热热失控测试曲线的方法包括：将所述多个温度传感器以相同的采样频率同时对与其对应连接的多个测试点的温度进行采样，并记录采样点的时间
‑
温度数据；针对每个所述测试点，输出由所述采样点构成的绝热热失控测试曲线。
[0013]在一些实施方式中从所述绝热热失控测试曲线中，获取相应表面上的两个测试点到达热失控的时刻的时间差值的方法包括：
[0014]针对相应表面上的每个所述测试点，确定其相邻两个所述采样点的温升速率是否大于或者等于第一预设阈值，若是，则将该相邻两个所述采样点中的前一个采样点所对应的时间数据作为该测试点到达热失控的时刻；将相应表面上的两个测试点各自到达热失控的时刻进行相减，以得到相应表面上的两个测试点到达热失控的时刻的时间差值。
[0015]在一些实施方式中，根据下式计算相应表面上的两个测试点到达热失控的时刻的时间差值：
[0016][0017]其中，表示相应表面上的第i个测试点和第j个测试点到达热失控的时刻的时间差值；t
onset
,X
j
表示相应表面上第j个测试点到达热失控的时刻；t
onset
,X
i
表示相应表面上第i个测试点到达热失控的时刻，X可以是为F或者B，用于指代待测电池单体的相应表面，F表示待测电池单体的前表面，B表示待测电池单体的后表面，i、j分别表示相应表面上的两个测试点的序号，i<j，i、j均为正整数。
[0018]在一些实施方式中，根据下式计算相应表面上的两个测试点之间的距离：
[0019]△
x
i,j
＝d*(j
‑
i)；
[0020]其中，
△
x
i,j
表示相应表面上的两个测试点之间的距离，d表示相邻两个测试点之间的预设间距，i、j分别表示相应表面上的两个测试点的序号，i<j，i、j均为正整数。
[0021]在一些实施方式中，根据下式计算相应表面上的两个测试点之间的热蔓延速度：
[0022][0023]其中，V
i,j
表示相应表面上的第i个测试点和第j个测试点之间的热蔓延速度，
△
x
i,j
表示相应表面上的第i个测试点和第j个测试点之间的距离，表示相应表面上的第i个测试点和第j个测试点之间到达热失控的时间差值；X可以是为F或者B，用于指代待测电池单体的表面，F表示待测电池单体的前表面，B表示待测电池单体的后表面，i<j，i、j均为正整数。
[0024]在一些实施方式中，所述方法还包括：
[0025]基于第二预设规则计算所述待测电池单体在热失控过程中的最大温度差，并根据所述待测电池单体在热失控过程中的最大温度差，计算所述待测电池单体的产热量，以定量地评价所述待测电池单体的热失控安全性，包括：
[0026]从所述绝热热失控测试曲线中，获取所述待测电池单体在热失控过程中的最高温
度，并确定与该最高温度所关联的测试点在到达热失控时刻的初始热失控温度；将与该最高温度所关联的测试点的所述最高温度与所述初始热失控温度相减，得到所述最大温差。
[0027]在一些实施方式中，根据下式计算所述待测电池单体的每个所述测试点的产热量：
[0028]Q＝M*Cp*
△
T；
[0029]其中，M表示所述待测电池单体的质量，Cp表示所述待测电池单体的比热容，
△
T表示所述待测电池单体在热失控过程中的最高温度与初始热失控温度的温度差；
[0030]将所有所述测试点的产热量累加后求平均，以得到针刺后所述待测电池单体的产热量。
[0031]第二方面，本申请提供一种动力电池热失控安全性评价系统，所述系统包括：
[0032]绝热装置，用于为待测电池单体提供绝热条件；
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池热失控安全性的定量评价方法，其特征在于，所述方法包括：提供待测电池单体，并在所述待测电池单体上设置针刺点，以对所述待测电池单体实施针刺测试；基于第一预设规则，在所述待测电池单体的相应表面设置多个测试点，并布置与所述多个测试点一一对应连接的多个温度传感器，以实时监测相应表面上的每个所述测试点的温度，生成对应相应表面上的每个所述测试点的绝热热失控测试曲线；从所述绝热热失控测试曲线中，获取相应表面上的两个测试点到达热失控的时刻的时间差值，并基于相应表面上两个测试点之间的距离，计算相应表面上的两个测试点之间的热蔓延速度，得到所述待测电池单体在针刺后的热蔓延速度，以定量地评价所述待测电池单体的热失控安全性。2.如权利要求1所述的动力电池热失控安全性的定量评价方法，其特征在于，所述基于第一预设规则，在所述待测电池单体的相应表面设置多个测试点包括：将所述待测电池单体相应表面上的除所述针刺点以外的剩余区域沿所述待测电池单体的长度方向等分为N份，并相应等分设置N+1个测试点；其中，N+1个测试点沿所述待测电池单体的长度方向依序排列，N为大于1的正整数。3.如权利要求2所述的动力电池热失控安全性的定量评价方法，其特征在于，所述多个温度传感器与所述多个测试点一一对应连接，以实时监测相应表面上的每个所述测试点的温度，生成对应相应表面上的每个所述测试点的绝热热失控测试曲线的方法包括：将所述多个温度传感器以相同的采样频率同时对与其对应连接的多个测试点的温度进行采样，并记录采样点的时间
‑
温度数据；针对每个所述测试点，输出由所述采样点构成的绝热热失控测试曲线。4.如权利要求3所述的动力电池热失控安全性的定量评价方法，其特征在于，从所述绝热热失控测试曲线中，获取相应表面上的两个测试点到达热失控的时刻的时间差值的方法包括：针对相应表面上的每个所述测试点，确定其相邻两个所述采样点的温升速率是否大于或者等于第一预设阈值，若是，则将该相邻两个所述采样点中的前一个采样点所对应的时间数据作为该测试点到达热失控的时刻；将相应表面上的两个测试点各自到达热失控的时刻进行相减，以得到相应表面上的两个测试点到达热失控的时刻的时间差值。5.如权利要求4所述的动力电池热失控安全性的定量评价方法，其特征在于，根据下式计算相应表面上的两个测试点到达热失控的时刻的时间差值：其中，表示相应表面上的第i个测试点和第j个测试点到达热失控的时刻的时间差值；t
onset
，X
j
表示相应表面上第j个测试点到达热失控的时刻；t
onset
，X
i
表示相应表面上第i个测试点到达热失控的时刻，X可以是为F或者B，用于指代待测电池单体的相应表面，F表示待测电池单体的前表面，B表示待测电池单体的后...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟东，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：