[发明专利]电池内部温度场分布的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电池领域，涉及一种电池内部温度场分布的测量方法。

背景技术

在能源危机与环境污染的双重压力下，汽车动力系统电动化成为了汽车发展的重要标志之一。当前，新能源车动力电池系统多采用具有较高能量密度的锂离子动力电池。然而，偶发的安全事故使得锂离子动力电池系统受到质疑。

目前，动力电池安全性测试标准主要有QC/T743，IEC62133，SAEJ2464等。安全性测试标准包括了各类可能的动力电池热失控触发的条件，如过充/过放，外短路，跌落，热箱加热，挤压，海水浸泡，温度冲击，针刺等测试试验。在针刺测试中，使用指定规格的钢针以一定的速度穿透被测试电池，测试过程中电池不能起火、爆炸。针刺过程对应的物理过程一般是指，刺针以一定速度穿透电池，造成电池正负极之间短路，将电池的电能和化学能转化为热能，并以热的形式集中释放的过程。针刺试验机理的研究有助于在材料、结构方面优化电池的设计，提高动力电池的安全性能。

然而，目前的针刺测试只能获得电池表面的温度，而难以获得电池内部的温度场分布。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种电池内部温度场分布的测量方法。

本发明提供一种电池内部温度场分布的测量方法，其包括以下步骤：提供一电池，该电池包括至少两个层叠设置的单体电池，至少在两个相邻的单体电池之间定义一待分析平面，在所述待分析平面上布置至少三个温度传感器；以所述待分析平面的对称中心点进行电池针刺试验，记录所述至少三个温度传感器在测试过程中的实时温度；根据所述实时温度进行圆形等温线假设；以及基于所述圆形等温线假设，对于所述待分析平面上的温度场进行重建，从而获得电池内部温度场分布。

本发明提供的电池内部温度场分布的测量方法，结合了传热学理论分析，通过布置特定的温度传感器，能够获得针刺过程中电池内部温度场分布随时间的变化情况，进而能够清晰直观地表现电池内部热失控从针刺点向周围传播的动态过程。

附图说明

图1为本发明实施例中电池的结构示意图。

图2为本发明实施例中温度传感器的布置方式。

图3为针刺条件下电池各方向热阻数量级分析示意图。

图4为基于圆形温度分布假设下的温度场分区示意图。

图5为温度场重建过程中区域III内边缘点温度的计算方法示意图。

图6为温度场重建过程中区域III内各点温度的计算方法示意图。

图7为本发明实施例中在6s、7s、8s、10s、12s、20s的温度场重建的结果。

图8为本发明实施例中在50s、100s、300s、2000s的温度场重建的结果。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例提供一种电池内部温度场分布的测量方法，其包括以下步骤：

S1：提供一电池，该电池包括至少两个层叠设置的单体电池，至少在两个相邻的单体电池之间定义一待分析平面，在所述待分析平面上布置至少三个温度传感器；

S2：以所述待分析平面的对称中心点进行电池针刺试验，记录所述至少三个温度传感器在测试过程中的实时温度；

S3：根据所述实时温度进行圆形等温线假设；以及

S4：基于所述圆形等温线假设，对于所述待分析平面上的温度场进行重建，从而获得电池内部温度场分布。

步骤S1中，所述电池10优选为一锂离子动力电池，其包括一外壳1、一顶盖2以及一内核3。所述内核3由至少两节单体电池4层叠设置而成。所述至少两节单体电池4可以相互并联或串联。本实施例中，所述内核3由两节单体电池4层叠设置而成，且所述两节单体电池4相互并联。所述单体电池4的形状及大小不限。本实施例中，所述两节单体电池4均为长L、宽H分别为150mm、90mm的长方体单体电池。所述单体电池4的正极材料和负极材料不限。本实施例中，所述锂离子动力电池的正极材料可选择为钴酸锂、镍酸锂以及锰酸锂的三元复合材料，负极材料可选择为石墨。