一种基于电极过程原理的电池热失控温度监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电极过程原理的电池热失控温度监测方法，组装扣式电池，组装好后于室温下放置一夜；检测电压正常后安装在电池柜中，以0.1C正常充放电3

【技术实现步骤摘要】
一种基于电极过程原理的电池热失控温度监测方法


[0001]本专利技术涉及电池热失控监测
，特别是一种基于电极过程原理的电池热失控温度监测方法。

技术介绍

[0002]无论何种电池，预防和抑制电池热失控一直以来都是电池热管理的重要课题。通常在受到高温、外部撞击、针刺、过充放电、外部短路和内部电化学副反应等影响下会导致电池在短时间内温度急剧上升，进一步发展为热失控事件，外在表现为起火，排放气体，爆炸等。这对许多电池系统的整体安全构成了重大威胁。对于多芯电池，并不是每个电池同时发生内部短路或化学降解。然而，在通常情况下，即使只有一个电池温度异常，都可能会损害整个电池和它的供电设备，进而引发火灾、爆炸等电池事故。
[0003]为了实现有效安全的管理电池，提前对电池热失控事件做好预防，抑制其发生。目前常用的检测热失控的方法有：1、在电池包旁边放一个温度探头或温度传感器用于监测电池表面的温度。2、检测热失控过程中排放的气体含量对应的时间，从而反过来推测热失控发生的时间。3、通过钠电池的原位多模量热法也可以测试钠电池的热失控，研究表明，钠电池发生热失控事件，主要是发生在钠的熔化、短路、气体产生、电极分解反应、放热反应、电池释放热能和衬垫熔化等过程中。
[0004]这些方法在测量热失控的过程中也存在不足：1、往往电池内部的温度高于电池表面的温度，所以温度探头或温度传感器不能有效的、准确、及时的反馈电池内部的温度。2、破坏电池的结构进行热失控过程气体的检测，收集在大的试验室中进行，通过远程操作的通风系统，进行气体的提取和清洗，该检测方法的设备较大，成本较高，不能实行产业化，此外，该方法不能实时反映电池排放的气体含量，从而未能给出具体的对应检测热失控的方法。3、模拟结果不一定准确。以上这些常规的检测方法都不能实时反应电池内部的温度。
[0005]此外，因外部条件更容易检测，可以通过外部检测手段来了解电池内部的温度变化，防止发生热失控；然而在电池内部的电极中的化学组分发生变化，如发生短路或某种离子的降解却很难检测到，不能提前预防，因为最初它们的变化不会引起表面温度的改变，也不能改变光伏发电的能力。
[0006]因此，要想实时动态的检测电池内部的温度，必须从电池本身入手。实时动态在线检测电池在工作中的内部温度，因此，亟待开发一种基于电极过程原理的电池热失控温度监测方法。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于电极过程原理的电池热失控温度监测方法，能够实时在线监测电池内部的温度，最终以电子屏的方式可视化的显示电池内部的温度，准确反映电池的温度，没有滞后。
[0008]为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
[0009]一种基于电极过程原理的电池热失控温度监测方法，包括以下步骤：
[0010]S1、组装扣式电池，组装好后于室温下放置一夜；
[0011]S2、用万用表测量该扣式电池的电压，若电压正常则安装在电池柜中，以0.1C正常充放电3
‑
10圈，以活化扣式电池；
[0012]S3、将活化的扣式电池从电池柜中取出后安装在温度可调的鼓风干燥箱中，同时将活化的扣式电池接到电化学工作站中；
[0013]S4、将温度可调的鼓风干燥箱以相同的温度间隔由25℃升温至65℃，每升高一次温度后将扣式电池在所设置的温度下保持60分钟以上以确保电池内部处于所设置的温度当中；利用电化学工作站对每个温度下的扣式电池进行EIS和/或CV检测，利用与电化学工作站相连的计算机获得扣式电池的电荷传递电阻R
ct
或峰值电流I
p
或相对扩散系数与扣式电池内部温度关系，根据这些数据和温度的关系在计算机上生成了相应的关系图像，并显示在计算机的屏幕上。
[0014]进一步地，所述步骤S4中，温度间隔为5
‑
10℃。
[0015]进一步地，所述步骤S4中，扣式电池的CV检测时，扫描窗口设置为1.5
‑
4.5V；扫描速率为2mV/s。
[0016]进一步地，所述步骤S4中，扣式电池的EIS检测时，频率范围为0.01
‑
100000Hz。
[0017]与现有技术相比，根据本专利技术的方法能够直接反映电池内部的温度，即能够实时在线监测电池内部的运行温度，不存在内外温度滞后和偏差的问题，能有效、及时的反映电池内部的温度，当电池温度出现异常，可以及时对电池进行处理，避免由热失控带来更大的问题。
附图说明
[0018]图1为本专利技术基于电极过程原理的电池热失控温度监测方法的原理图。
[0019]图2为EIS测试的结果以及不同电池的R
ct
和R
s
的随温度变化的图像。
[0020]图3是2mV/s扫速下的CV图。
[0021]图4是四个峰峰值(I
p
)随温度变化的拟和曲线图和峰电压(ΔV)随温度变化的关系图。
[0022]图5是相对扩散系数随温度的变化关系图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定专利技术。
[0024]以下实施方式中所用材料及设备除特殊说明外，均为市购。
[0025]实施例1
[0026](1)以溶胶
‑
凝胶法制备NASICON型正极材料Na4MnAl(PO4)3，将其和导电碳、聚偏氟乙烯以7:2:1的比例调浆、涂布、烘干、裁片、最后装成CR
‑
2032型扣式电池，将扣式电池于室温下放置一夜；
[0027](2)用万用表测量该扣式电池的电压，电压结果在2V左右为正常电池，说明没有在组装电池过程中受到破坏，如果电压结果在2V左右说明电池在组装过程中受到破坏，返回
步骤(1)重新组装扣式电池。将正常的扣式电池安装在蓝电电池测试柜在以0.1C正常充放电10圈，其目的是为了活化扣式电池；
[0028](3)将步骤(2)中的扣式电池安装在温度可调的鼓风干燥箱中，同时将活化的扣式电池接到电化学工作站中；
[0029](4)将温度可调的鼓风干燥箱以相同的温度间隔10℃由25℃升温至65℃，每升高一次温度后将扣式电池在所设置的温度下保持60分钟以上以确保电池内部处于所设置的温度当中；利用电化学工作站对每个温度下的扣式电池进行EIS检测，EIS设置的频率范围是从0.01
‑
100000Hz，分别获得扣式电池每个温度下的的溶液电阻R
s
、电荷传递电阻R
ct
数据，将这些数据导入到计算机上安装的Zview软件中拟合得到如表1所示的数据。
[0030]表1
[0031][0032][0033]将扣式电池每个温度下的的溶液电阻R
s
、电荷传递电阻R...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电极过程原理的电池热失控温度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、组装扣式电池，组装好后于室温下放置一夜；S2、用万用表测量该扣式电池的电压，若电压正常则安装在电池柜中，以0.1C正常充放电3
‑
10圈，以活化扣式电池；S3、将活化的扣式电池从电池柜中取出后安装在温度可调的鼓风干燥箱中，同时将活化的扣式电池接到电化学工作站中；S4、将温度可调的鼓风干燥箱以相同的温度间隔由25℃升温至65℃，每升高一次温度后将扣式电池在所设置的温度下保持60分钟以上以确保电池内部处于所设置的温度当中；利用电化学工作站对每个温度下的扣式电池进行EIS和/或CV检测，利用与电化学工作站相连的计算机获得扣式电池的电荷传递电阻R
...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯贤华，刘清华，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：