[发明专利]一种锂离子电池热失控产热量计算方法

说明书

本发明适用于电池技术领域，提供了一种锂离子电池热失控产热量计算方法，包括以下步骤：S1、对所述锂离子电池进行加热至热失控，测试并记录加热面或与所述加热面正对的非加热面的温度随时间的变化，得到实验温度变化曲线；S2、通过仿真拟合所述实验温度变化曲线得到有效加热功率和散热系数；S3、构建电池热滥用模型，仿真得到所述锂离子电池内部的温度变化曲线，根据表面温度变化曲线和内部温度变化曲线计算所述锂离子电池的热失控产热量。本发明通过采用常规加热失控实验结合仿真的方法计算锂离子电池的热失控产热量，不需要借助昂贵的设备，可大量减少实验数量，同时考虑内部温度更能准确评估热失控总产热量。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池热失控产热量计算方法。

背景技术

锂离子因电压平台高、自放电小、比能量高、环境友好而备受关注，随着高镍路线的推进，比能量密度得到进一步的提升，摆在眼前的是电池安全性的威胁。电池的安全性主要取决于电池失控的温度起始点及总产热量，失控温度起始点是热失控的门槛，温度超过则发生失控或者爆炸，且不可控，总产热量则决定了电芯失控爆炸的威力。

总产热量是电芯和模组设计中需要重点考虑的因素，它能决定设计的紧凑程度是否引起电芯的连锁点爆，故在模组设计时需要准确测出或评估单体电池失控的总产热量。

电芯总产热量在常规测试中很难收集，目前还没有能在电芯爆炸时完全收集释放的能量的方法，只能通过表面温度的上升来评估总产热量，目前只能通过昂贵的设备ARC(Accelerating Rate Calorimetry，加速绝热量热仪)才能进行测试，其测试周期长且成本高，较适合高校或者少量样品研究使用，同时绝热设备ARC也只能测表面温度，会导致测试产热量偏小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池热失控产热量计算方法，旨在解决现有的锂离子电池热失控产热量测试成本高且准确率低的技术问题。

本发明是这样实现的，一种锂离子电池热失控产热量计算方法，包括以下步骤：

S1、对所述锂离子电池进行加热至热失控，测试并记录加热面或与所述加热面正对的非加热面的温度随时间的变化，得到实验温度变化曲线；

S2、通过仿真拟合所述实验温度变化曲线得到有效加热功率和散热系数；

S3、构建电池热滥用模型，仿真得到所述锂离子电池内部的温度变化曲线，根据表面温度变化曲线和内部温度变化曲线计算所述锂离子电池的热失控产热量。

在本发明的一个实施例中，根据以下公式计算所述锂离子电池的热失控产热量：

q＝cm△T/△t

其中，q为热失控产热量，c为比热容，m为电池质量，△T为最高平均温度与热失控起始点温度之差，△t为热失控时间，所述最高平均温度为所述锂离子电池的表面最高温度和内部最高温度的平均温度。

在本发明的一个实施例中，所述实验温度变化曲线包括加热曲线段、热失控曲线段和冷却曲线段，所述步骤S2包括以下内容：

选取所述加热曲线段、热失控曲线段和冷却曲线段中的一个曲线段，通过仿真拟合使得仿真温度曲线与实验温度曲线重合，进而得到散热系数；

选取所述加热曲线段，通过仿真拟合使得仿真温度曲线与实验温度曲线重合，进而得到有效加热功率。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤S2的仿真过程中，采用多次迭代散热系数和有效加热功率的方法使得仿真温度曲线与实验温度曲线重合。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中，在进行仿真时，通过迭代修正的方法来修正所述热滥用模型的电解液参数，并利用修正后的热滥用模型仿真得到所述锂离子电池内部的温度变化曲线。