[发明专利]一种固态锂离子电池热安全性预测方法及预测系统

说明书

本发明公开了一种固态锂离子电池热安全性预测方法及预测系统，属于固态锂离子电池技术领域，包括：S1、获取基础数据：通过差示扫描量热法测试正极、负极和电解质的热性质，每种材料进行DSC测试；S2、基础数据预处理：计算DSC曲线中各吸热峰和放热峰的峰面积，对同一种材料取不同升温速率下测试的DSC曲线的峰面积的平均值作为反应焓；S3、对不同升温速率下测试的DSC曲线进行化学反应动力学拟合；S4、建立固态锂离子电池热模型；S5、优化固态锂离子电池热模型；S6、通过模型输出得到固态锂离子电池各组成材料随温度的变化情况，以此对各组成材料的热安全性进行分析，对固态锂离子电池热安全性进行预测。

技术领域

本发明属于固态锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种固态锂离子电池热安全性预测方法及预测系统。

背景技术

锂离子电池由于其高能量密度，长循环寿命，没有记忆效应等优点被广泛应用于电动交通工具，便携移动设备，航空航天等领域，然而锂离子电池还是存在很严重的安全性问题。因此，高安全性固态锂电池的开发利用在各领域备受关注。

传统的实验手段主要通过固态锂离子电池热破坏实验进行，表征测量电池热爆炸过程中的理化参数来研究固态锂离子电池的热安全性质。这些实验方法需要进行大量的固态锂离子电池制备工作，且破坏性实验容易引发安全事故，造成严重后果。此外，实验装置较为复杂，实验手段难以表征固态锂离子电池内部温度情况和电池各组成材料的热性质情况。

发明内容

针对以上的技术缺陷，本发明提供了一种固态锂离子电池热安全性预测方法及预测系统，用于解决现有固态锂离子电池热安全分析实验存在的危险性，无法精确分析固态锂离子电池内部热安全性机理的问题，通过建立仿真模型，能够对固态锂离子电池的热安全性进行预测和分析。

为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明的第一目的是提供一种固态锂离子电池热安全性预测方法，包括：

S1、获取基础数据：获取充电至一定的荷电状态的正极、放电至一定的荷电状态的负极和固态电解质，通过差示扫描量热法测试所述正极、负极和电解质的热性质，每种材料进行至少3次不同升温速率下的DSC测试；

S2、基础数据预处理：计算DSC测试所得的DSC曲线中各吸热峰和放热峰的峰面积，对同一种材料取不同升温速率下测试的DSC曲线的峰面积的平均值作为该材料各吸热反应和放热反应的反应焓；

S3、对不同升温速率下测试的DSC曲线进行化学反应动力学拟合；

S4、建立固态锂离子电池热模型；

S5、优化固态锂离子电池热模型；

S6、通过模型输出得到固态锂离子电池各组成材料随温度的变化情况，以此对各组成材料的热安全性进行分析，对固态锂离子电池热安全性进行预测。

优选地：S3中，使用的化学反应速率方程为：

其中：r为各吸/放热反应的反应速率，A为指前因子，Ea为反应活化能，R为理想气体常数，T为温度，x为反应物归一化质量，n和a为反应级数，拟合得到各吸热反应和放热反应的动力学参数，所述动力学参数包括A,Ea,n,a；

优选地：S4中，所述固态锂离子电池热模型包括步骤三中的化学反应速率方程以及下面的反应产热方程和传热方程：

Q＝∑_ir_iH_iρ_i；