[发明专利]一种基于预埋电阻的电池内部短路模拟方法

说明书

本发明提出一种基于预埋电阻的电池内部短路模拟方法，涉及电池技术领域。该方法首先在新的锂离子电池内部预埋电阻，得到预埋电阻的锂离子电池样品；调整该电池样品的状态，得到室温自然对流状态下电池样品不同SOC值对应的电池参数；然后将电池样品内部预埋电阻接入电路，模拟电池样品内部短路过程，获取选定SOC值下电池样品短路过程对应的电压、温度和阻抗谱参数。本发明可以精确控制内短路电阻、内短路的触发时间和持续时间，可控、真实地模拟电池内短路，为提高锂离子电池的安全性提供指导。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种基于预埋电阻的电池内部短路模拟方法。

背景技术

锂离子电池因其具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应和自放电率低等优点，已经成为电动汽车的主要动力来源，也广泛应用于消费电子、储能系统等其他领域。然而，锂离子电池存在潜在的安全问题，其安全事故频发，对消费者的人身和财产安全造成一定威胁。锂离子电池事故多由电池单体的内短路引起，电池局部温度快速上升，进而引发热失控，热蔓延至其他电池模组乃至电池包，最终引起大规模起火甚至爆炸。因而，研究电池内短路、开发电池内短路检测和预警方法十分重要。由于实际电池发生内短路的情况通常难以控制、难以重复，因而需要采用其他实验手段，可控可重复地、较为真实地实现锂离子电池内部短路的模拟。

目前已有的电池内短路模拟方法主要有以下几种：通过机械挤压或者穿刺引发电池隔膜破裂造成内短路；在电池正负极之间引入杂质颗粒，循环诱发枝晶生长，引发内短路；在电池内部内置可控材料(如记忆合金)，通过特定条件触发，刺穿隔膜引起内短路；在电池单体外部并联电阻并封装，模拟电池内短路。以上方法均存在一定的不足：机械挤压、穿刺以及电池内部置入可控材料等方法，内短路电阻难以精确控制，内短路持续时间不可控；电池内部引入杂质诱导枝晶生长的方法，由于枝晶生长的随机性，可重复性可能较差；同时也存在内短路电阻和持续时间难以控制的问题；电池外部并联电阻并封装的方法，可控性好，但模拟电池内短路的真实程度较低，电池的铝塑膜对电池的热传导影响较大，导致与真实情况下的内部短路相差较大。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提出一种基于预埋电阻的电池内部短路模拟方法。本发明可以精确控制内短路电阻、内短路的触发时间和持续时间，可控、真实地模拟电池内短路，为提高锂离子电池的安全性提供指导。

本发明提出一种基于预埋电阻的电池内部短路模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在新的锂离子电池内部预埋电阻，得到预埋电阻的锂离子电池样品；

选取一块新的软包型锂离子电池，该电池为满电状态，所述软包型锂离子电池包括：负极片、隔膜、正极片、电解液、极耳和铝塑膜；对电池拆解后，采用隔膜包裹电阻的形式，将预埋电阻放置在负极片和隔膜之间；同时，用导线的一端和预埋电阻相连接，导线另一端放在电池外部，将电池封装后得到预埋电阻的锂离子电池样品；

2)调整步骤1)得到的预埋电阻锂离子电池样品状态；

将预埋电阻的锂离子电池样品放入恒温箱中，调节恒温箱温度为设定的室温，静置2 小时，使得电池样品的温度为设定的室温；将满电状态下的电池样品，按照0.5C的放电倍率，每次放出10％荷电状态SOC，调整样品电池荷电状态，将电池样品从100％SOC调节到0％SOC，得到室温自然对流状态下电池样品不同SOC值对应的电池参数，包括：温度和电压；

3)在步骤2)的不同SOC值中任意选取一个SOC值，将电池样品内部的预埋电阻接入电路，模拟电池样品内部短路过程，获取该SOC值下电池样品短路过程对应的电压、温度和阻抗谱参数；令锂离子电池样品中的预埋电阻通过导线与外部电源形成回路，通过控制外部电源电流大小，根据预埋电阻接入外部电源时点以及预埋电阻与外部电源连接持续时长，定量控制预埋电阻的产热起始时间和产热量，得到预埋电阻产热量与温升的关系表达式，实现模拟电池样品内部短路过程；

Q＝I²Rt＝cmΔT