锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于锂离子电池测试领域，具体涉及一种锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置及测试方法。测试装置包括加热温箱、设置在所述的加热温箱内的锂离子电池、第一温度测量装置和第二温度测量装置；锂离子电池包括电池壳、电池盖板以及设置在所述的电池壳内的电池极组；第一温度测量装置用于测量加热温箱内的温度；第二温度测量装置用于测量锂离子电池的电池极组间的温度。本申请利用阶梯升温和温度对比的方法识别锂离子电池内部产热打破温度平衡的特点，实现对锂离子电芯自产热临界温度的识别，本专利的技术特点操作方法简单、设备成本低廉、测试效率高且易于实现，具有普适性。适性。适性。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置及测试方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池测试领域，具体涉及一种锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]发展新能源汽车是改善化石能源对环境约束的有效手段之一。目前新能源市场已从探索初期进入到快速成长期，随着新能源汽车市场占有量的快速增加，新能源汽车的使用安全仍然为人们所关注的焦点。锂离子电池驱动的新能源汽车虽具有长续航、长寿命的优点，但当温度达到一定值时，高温会诱导锂离子电池内部正极、负极、电解液之间相互反应，发生自产热反应，如90℃开始时发生SEI膜的分解，同时发生嵌入负极的锂与电解液之间的反应，温度进一步升高后隔膜的收缩引起的正负极局部的微短路等，这些反应产生的热量相互叠加，不仅会增加电池温度，同时温度增加也会使电池内部的反应更加剧烈，当这些自产热反应叠加后产生的热量引起电池内部出现明显可识别温升时，认为该时刻为自产热反应的临界温度，且如果该行为不能得到终止，最终将导致电池发生爆喷、起火。因此研究并识别锂离子电池内部发生自产热反应的起始(临界)温度是对锂离子安全边界的把握及对锂离子电池发生热失控风险的管理依据。
[0003]当前，关于锂离子电池内部温度的研究主要集中在电池内部温度的测量方法及评估电池内部温度及内外部的温度差异。如申请号为2016075133.2的专利通过在电池盖板设置温度信号端子，温度信号端子通过被测电池供电，抗干扰性好地实现对锂离子电池内部温度进行评估。申请号为201810865986.7的专利将锂离子电池内部植入热电偶实现锂离子电池内部温度的测量。
[0004]上述专利的技术特点可以实现对内部锂离子电池内部温度的测量功能，但是无法测量锂离子电池内部自产热反应的临界温度。根据申请号为201910331445.0的专利记载，加速测量仪(ARC,Accelerating rate calorimeter)基于设备自身的“加热—等待—搜寻”循环原理可以在绝热的环境下识别涉及锂离子在热失控过程中各阶段的温度变化。虽然ARC设备基于自身的功能可以实现热失控过程中各阶段温度的测量，但是ARC属于大型设备，价格昂贵。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置及测试方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置，包括加热温箱、设置在所述的加热温箱内的锂离子电池、第一温度测量装置和第二温度测量装置；
[0008]所述的锂离子电池包括电池壳、电池盖板以及设置在所述的电池壳内的电池极
组；
[0009]第一温度测量装置用于测量加热温箱内的温度；
[0010]第二温度测量装置用于测量锂离子电池的电池极组间的温度。
[0011]进一步地，所述第二温度测量装置包括热电偶和与热电偶连接的温度采集器，所述热电偶设置于电池极组之间；
[0012]所述热电偶优选为K型热电偶。
[0013]进一步地，所述的电池盖板上设置有热电偶引出孔；所述的热电偶的线芯穿过所述的热电偶引出孔与温度采集器连接。
[0014]进一步地，所述的热电偶引出孔与所述的线芯之间设置密封胶。
[0015]进一步地，所述第一温度测量装置包括温度传感器。
[0016]另一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试方法，包括下述步骤：
[0017]1)将满电状态的锂离子电池放入加热温箱内；
[0018]2)通过阶梯升温的方法对锂离子电池进行加热；
[0019]3)测量锂离子电池内部温度T1，以及加热温箱内温度T2；
[0020]4)对比T1与T2，当T1与T2发生差异时，差异点的温度判断为锂离子电池内部产热反应开始的临界温度。
[0021]进一步地，步骤1)所述的锂离子电池的电池极组间连接有第二温度测量装置；
[0022]优选地，所述第二温度测量装置包括热电偶和与热电偶连接的温度采集器，所述热电偶置于锂离子电池极组之间；
[0023]优选地，步骤1)所述加热温箱内设置有用于测量加热温箱内温度的第一温度测量装置；
[0024]优选地，所述第一温度测量装置包括温度传感器；
[0025]优选地，步骤1)所述加热温箱的温度范围为10℃
‑
200℃，加热温箱采用自动控制执行阶梯升温程序；
[0026]优选地，步骤1)中满电状态的锂离子电池采用下述方式充电制度实现：锂离子电池放入加热温箱前使用充电设备进行充电，采用恒流恒压的充电模式进行充电，1C恒流充电至上限电压,然后恒压充电至0.05C，此时锂离子电池状态为100％ SOC。
[0027]进一步地，步骤2)所述阶梯升温包括：从室温以2℃
‑
5℃/min升温速度升到80℃
‑
100℃，恒温保持120min
‑
180min；之后继续升温，且每次增加2℃
‑
5℃作为下一个阶段目标温度，升温速度为1℃/min
‑
5℃/min，电芯且在每个阶段目标温度下保持40min
‑
60min；
[0028]优选地，从室温以5℃/min升温速度升到100℃，恒温保持180min；之后，继续升温，且每次增加5℃作为下一个阶段的目标温度，升温速度为2℃/min，电芯且在每个阶段目标温度下保持60min。
[0029]进一步地，所述的锂离子电池为三元方型锂离子电池。
[0030]进一步地，放置于温箱中的锂离子电池正极柱以及负极柱朝上放置。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0032]本专利通过简易的装置和简单易行的阶梯升温的方法即可实现对锂离子电池内部发生产热反应温度的测量。在锂离子电池内部植入热电偶，实现对锂离子电池内部温度
的测量，然后将带有热电偶的锂离子电池放在温箱内执行阶梯升温程序，监控并对比锂离子电池内部温度T1和加热温箱温度T2变化来判断锂离子电池内部自产热反应临界温度。
[0033]阶梯升温的测试原理是建立在锂离子电芯的温度与加热温箱环境温度之间快速建立热平衡，当热平衡被打破时，电池内部温度与温箱环境发生差异，此刻的温度即为锂离子电芯内部发生自产热反应的临界温度，继续加热环境温度与电芯温度之间的温差逐渐增大。
[0034]本申请利用阶梯升温的方法识别锂离子电池内部产热打破温度平衡的特点，实现对锂离子电芯自产热临界温度的识别，本专利的技术特点操作方法简单、设备成本低廉、测试效率高且易于实现，具有普适性。
附图说明
[0035]图1
‑
2为本申请实施例的离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置图；
[0036]图3为本申请实施例的锂离子电池自产热临界温度的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置，其特征在于，包括加热温箱、设置在所述的加热温箱内的锂离子电池、第一温度测量装置和第二温度测量装置；所述的锂离子电池包括电池壳、电池盖板以及设置在所述的电池壳内的电池极组；第一温度测量装置用于测量加热温箱内的温度；第二温度测量装置用于测量锂离子电池的电池极组间的温度。2.根据权利要求1所述的锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置，其特征在于，所述第二温度测量装置包括热电偶和与热电偶连接的温度采集器，所述热电偶设置于电池极组之间；所述热电偶优选为K型热电偶。3.根据权利要求2所述的锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置，其特征在于，所述的电池盖板上设置有热电偶引出孔；所述的热电偶的线芯穿过所述的热电偶引出孔与温度采集器连接。4.根据权利要求3所述的锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置，其特征在于，所述的热电偶引出孔与所述的线芯之间设置密封胶。5.根据权利要求1所述的锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试装置，其特征在于，所述第一温度测量装置包括温度传感器。6.一种锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试方法，其特征在于，包括下述步骤：1)将满电状态的锂离子电池放入加热温箱内；2)通过阶梯升温的方法对锂离子电池进行加热；3)测量锂离子电池内部温度T1，以及加热温箱内温度T2；4)对比T1与T2，当T1与T2发生差异时，差异点的温度判断为锂离子电池内部产热反应开始的临界温度。7.根据权利要求6所述的锂离子电池内部自产热反应临界温度的测试方法，其特征在于，步骤1)所述的锂离子电池的电池极组间连接有第二温度测量装置；优选地，所述第二温度测量装置包括热电偶和与热电偶连接的温度采集器，所述热电偶置于锂离子电池极组之间；优选地，步骤1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英博，王宁，李艳旭，王海斌，乔贞，阴育新，洪树，陈超，
申请(专利权)人：力神青岛新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：