[发明专利]一种锂离子电池热失控建模方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池热失控建模方法，首先选择要研究的电池，测量其可测的热物性参数，并获取其他的热物性参数以及化学动力学参数；其次，建立锂离子电池的热失控模型；再次，通过实验进行模型验证以及参数校正；最后，通过校正后的模型研究电池热失控机理，热失控产热和电池温度分布特征，以及对流换热系数对电池热失控的影响。通过对电池热失控过程中电池副反应建模，模拟由局部加热触发的电池热失控过程，分析电池热失控机理，热失控产热以及对流换热系数对电池热失控的影响。

技术领域

本发明属于电池领域，涉及一种锂离子电池热失控的建模方法。

背景技术

目前锂离子电池被广泛应用在便携电子设备，电动汽车以及储能电站等重要领域，然而频发的事故使得锂离子电池的应用场景受到限制。

目前研究大多采用加速量热仪，研究绝热条件下锂离子电池热失控特征，对其他触发热失控的情景研究较少。锂电池在诸多应用场景中存在局部受热的情况，如内部活性材料利用率不一致，导致局部发热；电池模组中的电池由于外部散热条件不同导致局部受热；由于邻近电池热失控导致电池局部受热。故研究局部加热导致锂电池热失控十分有必要。并且采用传统的实验方法对锂离子电池热失控研究会耗费大量的人力物力财力以及时间，而模拟则显现出了诸多优点，可任意改变工况及参数，减少周期提高效率等。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池热失控建模方法，对锂离子电池热失控机理建模，并且通过实验进行模型验证以及参数校正，进而研究了对流换热系数对电池热失控过程的影响。

本发明采用了以下技术方案：

一种锂离子电池热失控建模方法，包含以下步骤：

步骤一，锂离子电池热失控机理建模，即确定热失控各副反应，并获取各热物性参数及化学动力学参数；

步骤二，根据热物性参数和化学动力学参数建立电池三维热失控模型；

步骤三，通过实验进行模型验证以及参数校正；

步骤四，通过校正后的模型研究局部加热场景下电池热失控机理，热失控产热以及电池温度的分布；

步骤五，改变电池的对流换热系数，研究对流系数对电池热失控过程的影响。

其中，热失控模型包含了一个三维(3D)热传递模块和一个三维(3D)热失控产热模块：

(1)3D热传递模块根据电池实际尺寸构建三维几何模型，考虑电池内部的导热，电池与外部环境间的对流换热和辐射换热。

(2)3D热失控产热模块通过锂离子电池热失控副反应模型计算电池在热失控过程中的产热。

其中，通过实验方法进行了模型验证以及参数校正，实验采取以下步骤：(1)通过先恒流后恒压的充电方法将电池充满电；(2)在2m×2m×1.8m的锂离子电池火灾危险性测试平台对电池进行加热触发的热失控试验；(3)用热电偶测量热失控过程中电池的温度变化，与模拟结果相比较；(4)根据上述步骤(3)的结果进行参数校正，得到校正后的热失控模型。

本发明与现有技术相比的优点：

1，建立锂离子电池的热失控模型，并且通过实验验证和参数校正提高了模型的精确性；

2，该模型适用于各类电池在侧边加热工况下的热失控研究；

3，只需制备少量的所需电池进行模型的验证，在此基础上通过模拟的方法进行各种工况下电池热失控的研究。

附图说明

图1为本发明一种锂离子电池热失控建模方法流程图。

图2为本发明的实施例一中电池外观以及电池尺寸。

图3为本发明的实验装置示意图。