【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池安全，具体涉及一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法。
技术介绍
1、锂离子电池具有比能量高、使用寿命长、环保、充电速度快等优点，在储能领域正蓬勃发展。然而，由于锂离子电池的不合理使用或误用而导致的热失控事故，严重制约了锂离子电池的大规模应用。
2、锂离子电池的滥用情况，包括热滥用、机械滥用和电气滥用，可能会引发电池内部短路，其温度会急剧升高。随着温度进一步升高，固体电解质界面层在130℃发生击穿，随后引发一系列自热反应。最后，大量热量和气体积聚在锂离子电池内部，导致电池膨胀。内部压力达到阈值后，安全阀打开，电池内的气体喷出，引发火灾甚至爆炸。故障电池产生的热量将继续四处传递，造成多米诺效应，造成灾难性后果。
3、锂离子电池热失控机理复杂，有许多显著特征，但其中最直接的表现是温度快速升高。布置大量的温度传感器来对电池的温度进行实时监控，进而对热失控做出预警是现在常用的预警方法。但是大量的传感器不但占据了有限的空间，而且对多源数据的处理也需要大量的计算工作。并且在实际应用中，通常是多个电池共用一个传感器，很容易忽略单体电池热失控事故，导致电池热失控蔓延，造成燃烧甚至爆炸。因此，现有的温度监测方法并不能对热失控事故进行实时预警，必要发掘新的锂离子电池温度监测方法。
4、本专利技术的目的在于克服现有热失控诊断技术中温度传感器的不足，提出了一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法。在电池热失控起始温度t1(不同体系、形状、容量的电池t1存在不同，温度区间为80℃-120℃)
5、本专利技术的目的是通过以下的技术方案来实现的：一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，包括以下步骤：
6、s1.选取热敏材料，受到加热时，会产生特征气体与逸散粒子，将热敏材料作为外包装与锂离子电池组合；
7、s2.选取若干如s1所述含有热敏材料的锂离子电池，组成电池组，置于工作环境中进行充放电循环，将定制传感器置于电池包通风口处，实时监测电池组的空气流动，通过数据处理单元在线采集信号；
8、s3.选取如s1中的单体锂离子电池进行热失控实验，数据处理单元实时计算热失控前传感器收集的相邻两次气体的浓度差商，选取差商最大值作为锂离子电池热失控的预警阈值；
9、s4.在锂离子电池的实际工作过程中，若环境中检测到热敏粒子或特征气体，当差商小于阈值时，报警单元发出热失控预警信号，对故障电池组进行隔离检查；当差商大于等于阈值时，报警单元发出热失控蔓延预警信号，并联动消防、管理系统对故障电池组进行隔离灭火。
10、其中，所述的热敏材料包括三种，一种在受到80℃-120℃加热时，会发生分解反应，产生特征气体；第二种在受到80℃-120℃加热时，自身会升华，逸散出逸散粒子；第三种由微囊包裹逸散粒子，微囊会在80℃-120℃之间融化，逸散粒子被释放。热敏材料主要以外包装的形式将锂离子电池外壳包裹；定制传感器主要用于监测环境中的特征气体或逸散粒子的浓度，并与数据处理单元进行通信连接；数据处理单元定时发出指令，采集来自定制传感器的信号，并对信号进行实时处理。
11、一个所述的数据处理单元可以连接一个或多个定制传感器锂离子电池。
12、进一步的，所述的步骤s3包括以下子步骤：
13、s301.数据处理单元采集并处理传感器每次测量的特征气体或逸散粒子浓度cn；
14、s302.将相邻两次测量的特征气体或逸散粒子浓度进行差商计算，计算公式如下：
15、
16、其中，cn和cn-1分别代表第n次和第n-1次的测量结果，t代表测量时间；
17、s303.将上述绝对值最大的特征气体或逸散粒子浓度的差商结果记作
18、s304.单体电池热失控与热失控蔓延的阈值定义为s，则
19、
20、所述的步骤s4包括以下子步骤
21、s401.在锂离子电池工作过程中，定制传感器实时监测环境中的特征气体或逸散粒子浓度；
22、s402.数据处理单元以固定时间对特征气体或逸散粒子浓度差商进行计算，具体时间间隔由通风情况、环境条件、电池体系等条件决定；
23、s403.当时，锂离子电池组正常工作；当时，报警单元发出锂离子电池热失控预警信号，对故障电池组进行隔离检查；当时，报警单元发出热失控蔓延预警信号，并联动消防、管理系统对故障电池组进行隔离灭火。
24、本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，在热失控温度骤升前，将锂离子电池组中的温度数据转化为易于监测的特征气体或逸散粒子。以固定时间对特征气体或逸散粒子浓度差商进行计算；通过差商与阈值的比较，能够对锂离子电池的热失控以及热失控蔓延进行预警。
25、本专利技术所述的方法有三点优势：第一，以固定时间对特征气体或逸散粒子浓度差商进行计算，通过差商与阈值的比较，能够对锂离子电池的热失控以及热失控蔓延进行预警，具有很好的及时性和可靠性；第二，将大量的温度传感器转变为通过外包装与定制传感器来监测温度，减少了空间占用，提高了监测范围，大大降低了成本，便于集成到锂离子电池热管理系统中；第三，算法简单，仅通过简单的差商运算便实现锂离子电池热失控与热失控蔓延的预警。
技术实现思路
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1.一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，所述的热敏材料主要包括三种，第一种在受到80℃-120℃加热时，材料自身会发生分解反应，产生特征气体；第二种在受到80℃-120℃加热时，自身会逸散出逸散粒子；第三种是由微囊包裹的材料，微囊会在80℃-120℃时融化，内部热敏材料会挥发出逸散粒子。
3.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，所述的热敏材料以外包装的形式与锂离子电池组合。
4.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，所述定制传感器用于监测热敏材料产生的特征气体或逸散粒子。
5.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，所述定制传感器位于电池组的出风口。
6.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，所述的数据处理单元连接一个或多个电池组中的定制传感
7.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，所述的步骤S3包含以下子步骤：
8.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子电池热失控预警系统方法，其特征在于，步骤S4具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，所述的热敏材料主要包括三种，第一种在受到80℃-120℃加热时，材料自身会发生分解反应，产生特征气体；第二种在受到80℃-120℃加热时，自身会逸散出逸散粒子；第三种是由微囊包裹的材料，微囊会在80℃-120℃时融化，内部热敏材料会挥发出逸散粒子。
3.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子电池安全预警系统及方法，其特征在于，所述的热敏材料以外包装的形式与锂离子电池组合。
4.根据权利要求1所述的一种基于热敏材料的锂离子...
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