[发明专利]方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法

说明书

方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，涉及锂离子电池领域。本发明是为了解决现有的电池热物性参数辨识方法中直接获取传热模型方程解析解的方法都是对电池整体参数进行辨识，并不能对电池内部的热物性进行辨识的问题。根据电池外壳及内部质量、外壳定压比热容、加热功率和电池的温度随加热时间变化关系，获得电池内部的定压比热容；根据传热过程、比热容和边界条件，得到电池内部的纵向导热系数；利用每个电池外壳上的两个热电偶分别获取两个温度，并利用纵向导热系数和传热模型，获得锂离子电池外壳内侧同一厚度上两个温度点的温度；利用该两个温度点及边界条件，根据传热模型获得电池内部材料横向导热系数。用于辨识电池内部热物性参数。

技术领域

本发明涉及方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法。属于锂离子电池领域。

背景技术

锂离子电池作为新型的高能化学电源，具有比能量大、充放电效率高、环境友好等一系列优点，广泛应用于消费电子、电动汽车等领域，是一种新一代绿色储能装置。其热相关问题关系到电池性能、寿命、安全而受到充分重视。目前，热仿真是研究锂离子电池热问题的重要手段，而其中关电池热物性参数的正确辨识是进行热仿真的关键。

然而，锂离子电池在实际应用过程中热安全问题却十分突出。原因在于锂离子电池在充放电时，电池内阻发热、电极极化发热及化学反应放热等会使电池温度迅速升高，电池温度的升高会进一步促使反应的加剧，从而形成产热与温升的正反馈。尤其是在密闭空间的电池组大电流长时间充放电时，内部温度上升更为明显。当温度超过一定限制时，电池可能会出现膨胀、泄露、乃至爆炸等危险。因此，对锂离子电池进行热分析和热设计是十分重要的。

热仿真是研究锂离子电池热问题的重要手段，利用高精度的热模型可以低成本高效率地获取锂离子电池的热特性，进行电池正向设计等工作。而对锂离子电池进行热仿真时，其中一个影响仿真精确程度的重要因素就是电池热物性参数辨识的准确性。

当前文献中，Zhang等人针对一款20Ah单极耳层叠式锂离子软包电池提出了一套实验与数值解优化结合的方法，实现了对比热容和各向异性热参数的同时、进行原位估算。MehrdadMastali等人按各组分比例计算得到整个电池的热参数。Chen等人提出了通过简化方形软包锂离子电池整体的传热模型方程来获取电池的热物性参数。该方法将电池内部和外壳看作整体去辨识热参数是不准确的。辨识锂离子电池热参数一般应用于电池的热仿真设计，而热仿真在描述电池的热传导过程时通常是将内部与外壳加以区分。所以辨识电池的热物性参数一般是指获取电池内部的热参数。但现有对于方形锂离子电池内部热物性参数的辨识方法，并没有通过直接获取传热模型方程解析解的方法。

发明内容

本发明是为了解决现有的电池热物性参数辨识方法中直接获取传热模型方程解析解的方法都是对电池整体参数进行辨识，并不能对电池内部的热物性进行辨识的问题。现提供方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法。

方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、将方形加热片置于两块同种型号的方形锂离子电池中间，并在所述两块电池外壳的中心位置各放置一个热电偶来检测温度，将方形加热片、两块方形锂离子电池和两个热电偶置于绝热环境下，从而将传热过程简化成沿电池厚度方向的一维导热过程；

步骤二、根据两块方形锂离子电池外壳的质量、该电池外壳的定压比热容、电池的内部质量、电池的加热功率和电池的温度随加热时间变化关系，获得电池内部的定压比热容C_P2；

步骤三、根据锂离子电池内部及上下侧壳体的传热过程、所述的比热容C_P2和锂离子电池上下侧壳体及内部的边界条件，得到锂离子电池内部的纵向导热系数k_thr2；

步骤四、用圆形加热片替换步骤一中的方形加热片，并在每块电池外壳上再放置一个热电偶来检测温度；