CN104880261B - 方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池内部温度检测方法，具体涉及一种方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法，包括以下步骤：(1)将热电偶的探头部分进行防腐蚀处理；(2)确定采集目标、典型极片、典型区域；(3)对热电偶进行编号，然后植入典型区域；(4)在电池极群制造过程中，将典型极片放入电池极群中已设定好的位置；(5)在正极或者负极极柱的中心处钻一通孔；(6)将热电偶绝缘线从通孔中引出，同时对热电偶绝缘线进行编号；(7)对通孔进行密封处理，焊接上电池壳盖，然后将各热电偶按照编号连接至无纸记录仪；本发明可以实现对叠片式锂离子电池任意位置、任何状态下的精确、真实的温度检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池内部温度检测方法，具体涉及一种方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法。
背景技术
锂离子电池作为一种具有高比能、长寿命、绿色环保的新能源，在军事、能源、电子、交通等领域已得到了广泛应用。近年来，随着能源危机的日益加剧和环保压力的逐渐增大，锂离子电池在电动自行车、电动出租车、电动汽车上的应用量实现了井喷式增长，并且迫于续航里程的压力，单体锂离子电池的容量也在逐渐增大。
锂离子电池采用的电解液是易燃有机物，它在热力学上是一个非常不稳定的体系，且锂离子电池在使用过程中会产生大量的热量，这部分热量由于电池结构的原因不能实现均匀分布，可导致不同部位的并联极片性能产生差异，从而导致电池性能的降低；在某些特殊情况下，锂离子电池局部位置会因为温度过高而引起短路现象，因此温度不均是电池产生安全隐患的主要因素，因此对锂离子电池内部真实温度进行精确的检测成为了我们的当务之急，这有助于科学的设计锂离子电池的电芯尺寸，有助于研究锂离子电池材料性能变化机理，有助于提高锂离子电池的安全性能。
目前，对锂离子电池内部温度检测的方式主要有以下两种：一是通过采用热敏试纸测量的方式，但是热敏试纸的精度较低,测得数据的误差较大，对我们的后期研究造成研究误差；二是将热电偶装在一个导热装置内测量电池温度，导热装置与外界相通，这种方式由于热传导作用以及壳体隔离的原因，会对所测数据的真实性产生较大的影响。
发明内容
为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法，可以实现对叠片式锂离子电池任意位置、任何状态下的精确、真实的温度检测。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法，包括以下步骤：
(1)将热电偶的探头部分进行防腐蚀处理，通过采用由内到外，EVA热熔胶-金属两层密封技术的方式进行处理，主要包括以下步骤：
a、将所用的EVA热熔胶进行熔融，控制好EVA热熔胶液的温度，保证超细热电偶绝缘线不熔；
b、将热电偶的探头部分伸入熔融的EVA热熔胶液中0.5mm，停留2-5s；
c、将热电偶提出，迅速降温；
(2)确定采集点的位置以及点数，设计采集点在电池极群中的分布，确定典型极片在电池极群中的位置，以及典型极片上的典型区域；
(3)对经过防腐处理的热电偶进行编号，然后将热电偶植入典型极片的典型区域；
(4)在电池极群制造过程中，将典型极片放入电池极群中已设定好的位置；
(5)在正极或者负极极柱的中心处钻一直径大于2mm的通孔，通孔直径根据热电偶绝缘线直径和热电偶的个数确定；
(6)将热电偶绝缘线从通孔中引出，同时对热电偶绝缘线进行编号，并保持热电偶绝缘线的编号与热电偶的编号相一致；
(7)对通孔进行密封处理，焊接上电池壳盖，然后将各热电偶按照编号连接至无纸记录仪，实现锂离子电池内部各区域真实温度的同时采集。
EVA热熔胶具有固化快、公害低、粘着力强，胶层既有一定柔性、硬度、又有一定的韧性，胶液涂抹在被粘物上冷却固化后的胶层，还可以再加热熔融，重新变为胶粘体再与被粘物粘接，具有一定的再粘性，对热电偶的探头部分防腐蚀处理具有良好的效果。
进一步优选，步骤a中的热电偶绝缘线采用PFA绝缘线，具有良好的绝缘性能。
进一步优选，热电偶为K型热电偶或T型热电偶。
进一步优选，K型热电偶采用0.08mm规格的K型热电偶，热电偶要求尽可能的细，这样可以减少对电池的影响。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、热电偶直接植入到电池极群内部，直接接触极片和电解液，并且不改变电池的密封结构，检测的数据真实可靠；
2、可以实现在同一时间检测电池任何位置的温度，以及不同位置间的差异；
3、不仅适用于单只锂离子电池的温度检测，当锂离子电池成组使用时，可用来检测电池组中不同位置电池的内部温度，有助于电池组的热设计研究与安全性研究；
4、适用于所有叠片式锂离子电池；
5、适用于不同温度、不同充放电状态的温度检测，可用于电池整个寿命周期内温度变化的数据监测，通过检测数据可研究锂离子电池的失效机理。
附图说明
图1 125Ah锂离子电池化成过程温度状态；
图2 125Ah锂离子电池在-20℃放电试验过程中温度状态；
图3 125Ah锂离子电池在0℃放电试验过程中温度状态；
图4 125Ah锂离子电池在25℃放电试验过程中温度状态；
图5 125Ah锂离子电池在40℃放电试验过程中温度状态。
具体实施方式
下面对本发明实施例做进一步描述：
本发明所述方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法，包括以下步骤：
(1)将热电偶的探头部分进行防腐蚀处理，通过采用由内到外，EVA热熔胶-金属两层密封技术的方式进行处理，主要包括以下步骤：
a、将所用的EVA热熔胶进行熔融，控制好EVA热熔胶液的温度，保证超细热电偶绝缘线不熔；
b、将热电偶的探头部分伸入熔融的EVA热熔胶液中0.5mm，停留2-5s；
c、将热电偶提出，迅速降温；
(2)确定采集点的位置以及点数，设计采集点在电池极群中的分布，确定典型极片在电池极群中的位置，以及典型极片上的典型区域；
(3)对经过防腐处理的热电偶进行编号，然后将热电偶植入典型极片的典型区域；
(4)在电池极群制造过程中，将典型极片放入电池极群中已设定好的位置；
(5)在正极或者负极极柱的中心处钻一直径大于2mm的通孔，通孔直径根据热电偶绝缘线直径和热电偶的个数确定；
(6)将热电偶绝缘线从通孔中引出，同时对热电偶绝缘线进行编号，并保持热电偶绝缘线的编号与热电偶的编号相一致；
(7)对通孔进行密封处理，焊接上电池壳盖，然后将各热电偶按照编号连接至无纸记录仪，实现锂离子电池内部各区域真实温度的同时采集。
EVA热熔胶具有固化快、公害低、粘着力强，胶层既有一定柔性、硬度、又有一定的韧性，胶液涂抹在被粘物上冷却固化后的胶层，还可以再加热熔融，重新变为胶粘体再与被粘物粘接，具有一定的再粘性，对热电偶的探头部分防腐蚀处理具有良好的效果。
其中，步骤a中的热电偶绝缘线采用PFA绝缘线，具有良好的绝缘性能；热电偶为K型热电偶或T型热电偶；K型热电偶采用0.08mm规格的K型热电偶，热电偶要求尽可能的细，这样可以减少对电池的影响。
本发明的具体操作过程：
以125Ah能量型锂离子电池为例，该电池极群正极片数为166片，本实施例设计检测电池中间位置、电池极群最外侧以及电池极群四分之一厚度处极片上不同位置的温度。由于电池极群的对称性，选取电池极群的第一片和第八十三片正极片为典型极片，典型极片上选取典型区域，每片典型极片上设三个典型区域。
将6个热电偶植入典型区域，并对热电偶与其对应的位置进行编号，第一片极片上三个热电偶从下到上编号为1#、2#和3#，第八十三片正极片上热电偶编号为4#、5#和6#，并将热电偶绝缘线固定在极耳处，开始进行叠片，其中，第一片和第八十三片正极片均为预先植入热电偶的正极片，其余为正常正极片。
将正极实心极柱的中心钻一直径为2.5mm的通孔，将热电偶绝缘线从通孔中引出，保证引出前后编号一致，然后将通孔密封，密封好后焊接电池壳盖，经过各工序后，电池试制完成，进入试验阶段，最后，将热电偶按编号连接无纸记录仪，进行试验，试验中可根据需要设定温度的记录条件。
四种环境下试验温度的对比情况见表1，25℃环境下0.3C、0.5C、1C、2C放电试验温度的对比情况见表2。
表1
| 环境温度 | -20℃ | 0℃ | 25℃ | 40℃ |
| 放电前后最大温差(℃) | 18.9 | 14.9 | 7.2 | 7.1 |
| 放电前后最小温差(℃) | 13.7 | 10.7 | 5.4 | 5.1 |
| 放电终止内外温差(℃) | 5.2 | 4.2 | 1.8 | 2 |
表2
| 放电倍率 | 0.3C | 0.5C | 1C | 2C |
| 放电前后最大温差(℃) | 6.8 | 7.2 | 11.8 | 24.8 |
| 放电前后最小温差(℃) | 4.6 | 5.4 | 8.8 | 18.5 |
| 放电终止内外温差(℃) | 2.7 | 1.8 | 4.1 | 8.5 |
Claims (3)
1.一种方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将热电偶的探头部分进行防腐蚀处理，热电偶为K型热电偶或T型热电偶，通过采用由内到外，EVA热熔胶-金属两层密封技术的方式进行处理，主要包括以下步骤：
a、将所用的EVA热熔胶进行熔融，控制好EVA热熔胶液的温度，保证超细热电偶绝缘线不熔；
b、将热电偶的探头部分伸入熔融的EVA热熔胶液中0.5mm，停留2-5s；
c、将热电偶提出，迅速降温；
（2）确定采集点的位置以及点数，设计采集点在电池极群中的分布，确定典型极片在电池极群中的位置，以及典型极片上的典型区域；
（3）对经过防腐处理的热电偶进行编号，然后将热电偶植入典型极片的典型区域；
（4）在电池极群制造过程中，将典型极片放入电池极群中已设定好的位置；
（5）在正极或者负极极柱的中心处钻一直径大于2mm的通孔，通孔直径根据热电偶绝缘线直径和热电偶的个数确定；
（6）将热电偶绝缘线从通孔中引出，同时对热电偶绝缘线进行编号，并保持热电偶绝缘线的编号与热电偶的编号相一致；
（7）对通孔进行密封处理，焊接上电池壳盖，然后将各热电偶按照编号连接至无纸记录仪，实现锂离子电池内部各区域真实温度的同时采集。
2.根据权利要求1所述的方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法，其特征在于，步骤a中的热电偶绝缘线采用PFA绝缘线。
3.根据权利要求1所述的方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法，其特征在于，K型热电偶采用直径为0.08mm的K型热电偶。
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