电池热失控产气量的测试方法技术

本发明专利技术涉及一种电池热失控产气量的测试方法，待测电池置于密闭绝热加速量热仪的低氧状态量热腔内，对待测电池表面进行加热和温度追踪，当电池进入自产热，停止加热，进入绝热追踪模式，至热失控结束，对腔体压强进行实时监测，通过腔体压强变化转换计算监测过程中的产气量

【技术实现步骤摘要】
电池热失控产气量的测试方法


[0001]本专利技术涉及一种动力电池测试技术，特别涉及一种电池热失控产气量的测试方法
。

技术介绍

[0002]近年来，我国电动汽车行业发展迅速，然而，电动汽车的安全性，始终是电动汽车发展过程中的最大挑战之一
。
动力电池作为电动汽车的主要动力来源，其热失控引起的安全问题仍是制约发展的最大阻碍
。
对电池热失控演化期间的内部产气量的测量，可以评估电池在极端条件下的热行为，有助于设计更安全和稳定的电池系统，选择合适的材料和组件，并优化电池的结构和参数，减少电池爆炸的风险，提高电池的热稳定性和安全性
。
[0003]现有的电池产气量的测试主要针对常规使用条件下电池的膨胀产气，如化成产气量，其产气速度慢
、
产气量小，测试环境相对静态，难以满足电池在极端条件下，如过充
、
短路以及滥用期间快速产气的测量，不利于对电池热失控机理的研究
。
此外，现有的测试方法主要是将电池内部气体导出，通过排水法或排体积法测量，忽略了部分气体溶于水，存在一定的测量误差
。
[0004]绝热加速量热仪
(Accelerating Rate Calorimeter)
是一种用于测量化学反应或物质变化的放热或吸热量的仪器，可以实时提供绝热条件下温度
、
压力
、
电压等数据
。
在新能源领域，绝热加速量热仪能够模拟电池内部热量不能及时散失时放热反应过程中的热特性，有助于了解真实情况，在研究锂离子电池热特性上具有很大的优势
。

技术实现思路

[0005]针对现有产气量测试难度大
、
需要定制装置
、
准确性不高问题，提出了一种电池热失控产气量的测试方法
。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种电池热失控产气量的测试方法，待测电池置于密闭绝热加速量热仪的低氧状态量热腔内，对待测电池表面进行加热和温度追踪，当电池进入自产热，停止加热，进入绝热追踪模式，直至热失控结束，对腔体压强进行实时监测，通过腔体压强变化转换计算自产热以及热失控过程中的产气量
。
[0007]进一步，所述待测电池置于密闭绝热加速量热仪的低氧状态量热腔内实现方法：将待测电池放入绝热加速量热仪的量热腔内，密封腔体，多次充入氮气，排空腔体内的空气，确定腔体内氧气含量小于
1vol
％
。
[0008]进一步，所述绝热加速量热仪包括量热腔上的顶盖和量热腔，顶盖有一组加热器，量热腔的腔壁和底部各有一组加热器，绝热加速量热仪内部环境温度与内部样品温度基本一致，与外界没有热交换，实现近似绝热环境，待测电池置于其中处于均匀的温场中
。
[0009]进一步，所述待测电池的表面用耐高温胶带贴合加热丝和温度传感器，置于绝热加速量热仪的腔体温场中，加热丝输入的热量完全被电池吸收，多余的热量无法散发出去，根据待测电池表面温度传感器检测到电池的温升速率变动，判断电池自产热，自产热后加
热丝停止加热
。
[0010]进一步，所述进入绝热追踪模式，腔体加热器实时追踪样品的温度，保持绝热环境，当待测电池表面温度传感器再次检测到温升速率突变，判断电池开始热失控，直至电池发生热失控失效测试结束
。
[0011]进一步，所述通过腔体压强变化转换计算自产热以及热失控过程中的产气量：
[0012]转换计算公式
P
·
V
＝
n
·
R
·
T
，其中
P
是腔体压强，
V
是已知的腔体体积，
n
是腔体气体摩尔质量，
T
是腔体温度，
R
是热力学常数，等于
8.314J/(mol
·
K)
；在某一时刻
T1表示为
P1·
V
腔体
＝
n1·
R
·
T1，下一个时刻
T2表示为
P2·
V
腔体
＝
n2·
R
·
T2；两式相减得到
Δ
P
·
V
腔体
＝
Δ
n
·
R
·
(T2‑
T1)
，计算得到
Δ
n
，其中
V
腔体
是已知的量热腔腔体体积，
Δ
P
为时刻
T1到时刻
T2压力变化量，
Δ
n
是从时刻
T1到时刻
T2电池测试过程中生成气体的摩尔质量
。
[0013]进一步，所述热失控结束温度稳定后可依据公式
P0·
V
gas
＝
Δ
n
·
R
·
T0将产气量换算为常温常压下的气体体积，
P0是已知的常温压强，
Vgas
待测的气体体积，
T0是已知的室温
。
[0014]一种电池热失控状态电池热特性测试方法，根据所述电池热失控产气量的测试方法对电池进行测试，实时跟踪检测热失控过程中电池电压
、
温升
、
发热量，对电池的热性能进行综合分析
。
[0015]本专利技术的有益效果在于：本专利技术电池热失控产气量的测试方法，由于测试电芯在绝热条件下的热失控，更能真实地反应电池的热特性，产气量的测试准确度较高，且测试便捷；可实现目前技术无法满足的“实现监测”与“产气速率”测量，为电池热失控性能研究与分析，提供可靠的理论支撑
。
附图说明
[0016]图1是本专利技术本实施例电池热失控产气量的测试方法流程图；
[0017]图2是本专利技术测试步骤示意图；
[0018]图3是根据本专利技术方法测试后获得的动力锂离子电池的产气量
‑
温度曲线图；
[0019]图4是根据本专利技术方法测试后获得的动力锂离子电池的产气速率
‑
温度曲线图
。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明
。
本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例
。
[0021]本专利技术电池热失控产气量的测试方法的实现，基于绝热加速量热仪的测试；所述绝热加速量热仪，包括量热腔上的顶盖和量热腔，顶盖有一组加热器，量热腔的腔壁和底部各有一组加热器
。
基于热补偿原理，绝热加速量热仪能通过软件控制各组加热器使仪器内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电池热失控产气量的测试方法，其特征在于，待测电池置于密闭绝热加速量热仪的低氧状态量热腔内，对待测电池表面进行加热和温度追踪，当电池进入自产热，停止加热，进入绝热追踪模式，直至热失控结束，对腔体压强进行实时监测，通过腔体压强变化转换计算自产热以及热失控过程中的产气量
。2.
根据权利要求1所述电池热失控产气量的测试方法，其特征在于，所述待测电池置于密闭绝热加速量热仪的低氧状态量热腔内实现方法：将待测电池放入绝热加速量热仪的量热腔内，密封腔体，多次充入氮气，排空腔体内的空气，确定腔体内氧气含量小于
1vol
％
。3.
根据权利要求1或2所述电池热失控产气量的测试方法，其特征在于，所述绝热加速量热仪包括量热腔上的顶盖和量热腔，顶盖有一组加热器，量热腔的腔壁和底部各有一组加热器，绝热加速量热仪内部环境温度与内部样品温度基本一致，与外界没有热交换，实现近似绝热环境，待测电池置于其中处于均匀的温场中
。4.
根据权利要求3所述电池热失控产气量的测试方法，其特征在于，所述待测电池的表面用耐高温胶带贴合加热丝和温度传感器，置于绝热加速量热仪的腔体温场中，加热丝输入的热量完全被电池吸收，多余的热量无法散发出去，根据待测电池表面温度传感器检测到电池的温升速率变动，判断电池自产热，自产热后加热丝停止加热
。5.
根据权利要求4所述电池热失控产气量的测试方法，其特征在于，所述进入绝热追踪模式，腔体加热器实时追踪样品的温度，保持绝热环境，当待测电池表面温度传感器再次检测到温升速率突变，判断电池开始热失控，直至电池发生热失控失效测试结束
。6.
根据权利要求5所述电池热失控产气量的测试方法，其特征在于，所述通过腔体压强变化转换计算自产热以及热失控过程中的产气量：转换计算公式
P
·
V
＝
n
·
R
·
T
，其中
P
是腔体压强，
V
是已知的腔体体积，
n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚婷，郭慰问，鲁登，杨立铭，张华中，
申请(专利权)人：上海电器科学研究所，
类型：发明
国别省市：