[发明专利]一种通过力学性能判断锂离子电池短路的方法

说明书

本发明公开一种通过力学性能判断锂离子电池短路的方法，通过对锂离子电池进行机械加载实验发现电池的电压下降点和力学响应曲线压实阶段的拐点一致，故可以通过力学响应的拐点判断电池内部短路是否发生。本发明简单实用，可以直观判断锂离子电池内短路的发生，同时可以帮助实验过程中各数据的同步。

技术领域

本发明涉及一种通过力学性能判断锂离子电池短路的方法，属于锂离子电池安全领域，特别是锂离子电池短路判据。

背景技术

锂离子电池由于其高能量密度在电动汽车上的应用越来越广泛，但电动汽车爆炸起火事故的频发引起消费者的恐慌，阻碍了电动汽车的推广。

不可避免的机械加载(冲击，穿刺，挤压等)，会导致组分材料的失效，进而引起锂离子电池内部短路，最终导致锂离子电池起火甚至爆炸。短路时刻对锂离子电池安全至关重要，短路判据的建立能有效判断短路是否发生，对热失控起到预警作用。

目前，相关文献短路判据的建立是基于应力，应变关系，需要结合数值模拟进行判断，短路预测较为准确，但实际应用价值较低。电池在使用过程中无法直接检测应力与应变的数据。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有短路判据的不足，通过锂离子电池受到机械加载时的力学响应判断短路是否发生，提供新的有效的短路判据。

本发明采用的技术方案为：一种通过力学性能判断锂离子电池短路的方法，其特征在于包括：在锂离子电池受机械加载的过程中同步测量力学响应以及电压变化，当在力学响应中的压实阶段出现拐点的同时电压下降时，则判断锂离子电池短路点。

所述锂离子电池的类型包括：圆柱形锂离子电池，方形锂离子电池或软包锂离子电池。

锂离子电池受到机械加载过程中力学响应曲线在压实阶段出现拐点。

力-位移曲线在压实阶段出现拐点的同时锂离子电池电压骤降，所述骤降指电压下降的斜率接近无穷，降幅超过1V。

所述锂离子电池具有一定电量，即电量大于零，电量从10％-100％。

所述机械加载时，加载速度为准静态或者动态加载。准静态加载指加载速度为0.1mm/s-1mm/s，动态加载的加载速度为0.1m/s-50m/s。

机械加载为压缩、压痕加载方式，加载速度为1mm/s-10m/s。

所述力学响应为实验得到的力-位移曲线。

用于实验过程中各通道数据的同步记录，各通道数据包括电压、力、温度通道。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明可以用于锂离子电池内部短路的判断，通过力学的响应直接判断内部短路的发生，简单直观。

(2)本发明可以简化实验的操作，通过力学的测量方式既可以得到力-位移响应，又可以直接判断内部短路是否发生，极大方便科研工作者的研究，加快科研进度。

(3)本发明的短路判据可以用于实验过程中力-电压-温度同步测量的标定，实验中三个测量信号来自于不同的仪器以及软件，数据的同步一直是实验的难点，这个特征可以有效帮助测量数据的同步。

(4)本发明为锂电池内部短路的监测提供新方法新思路，可以从力学角度进行监测，对锂电池的安全优化提供一定指导。电压的实时监测需要对电池进行接线处理，线束的管理以及防止外部短路比较麻烦。

附图说明

图1为实验示意图；

图2和图3为本发明的实验曲线；

图3为对18650电池进行压缩实验得到的曲线。

具体实施方式