CN105158694A - 一种电池安全性评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池安全性评估方法，包括以下步骤：(1)对微短路电池A和正常电池B采用y倍额定电流I进行充电；(2)监测两只电池在充电过程中各位置温度，选取A的最高温度TAx和B在对应位置的温度TBx，判断TAx与TBx差距；或监测两只电池发热量QA和QB；判断QA与QB差距；(3)加大电流I，重复(2)、(3)步骤，直至差距达到要求，停止试验；记录此时基准电流Imax，及B在对应位置的基准温度或基准发热量；(4)对待测电池采用基准电流Imax测试，记录对应位置的温度T或发热量Q；若被测电池温度与基准温度相比，或发热量与基准发热量相比的差距达到要求；判定该电池为问题电池。能够快速筛选出问题电池，有效避免问题电池带来的安全性问题。

Description

一种电池安全性评估方法
技术领域
本发明涉及一种电池安全性评估方法。
背景技术
锂离子电池由于其比能量高、循环寿命长等优点，目前在电动车上的应用越来越多。但是频频出现的电动车安全事故让大家对电动车的安全性产生了怀疑，尤其是储能能源锂离子电池。从反应原理与内部结构上对锂离子电池进行分析，锂离子电池的反应正负极极片由中间的隔膜隔开，隔膜允许锂离子通过而阻断电子通过，从而保证整个反应过程的安全持续进行。然而隔膜一旦出现任何问题都有可能致使内部正负极直接接触，从而引发内部短路而发生剧烈的放热反应并进而发生起火、燃烧、爆炸等安全性事故。在可能引发锂离子电池安全性问题的众多原因中，以其电池内部微短路最不易被察觉与监测。锂离子电池微短路是指锂离子电池的内部正负极极片之间发生微小的短路现象。这种短路不会直接使电池烧坏，而是较短的时间内(几周或者几个月)降低电芯性能甚至出现安全问题，从而导致整个电源系统性能的恶化甚至出现安全性事故。
由于锂离子电池微短路难以预测和分析，没有办法通过外部控制电路来进行保护，会造成高温、高阻，还很容易引起电池组的连锁反应，在初期测试或者使用过程中很难被发现，因此会给后期的使用留下很大的安全隐患，然而，目前还没有一种有效的监测手段来提前判断电池的安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池安全性评估方法，用以提供一种有效的监测手段来提前判断电池的安全性的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种电池安全性评估方法，包括以下步骤：
(1)分别对内部微短路的电池A和正常电池B采用y倍额定持续充电电流I进行充电；直到电池电压达到上限电压；
(2)分别监测两只电池在整个充电过程中各个不同位置的温度，选取内部微短路电池A在充电过程中的最高温度TAx并记录该温度对应的最大测温点；选取正常电池B在该最大测温点的温度TBx，并判断TAx与TBx的差距；或分别监测两只电池的累积发热量QA和QB；并判断QA与QB的差距；
(3)逐步增加充电电流I的大小，重复(2)、(3)步骤，直至差距达到设定要求时，停止试验；记录此时的基准充电电流Imax的大小，及此时正常电池B在最大测温点的基准温度T1 Bx或基准发热量Q1 B；
(4)对同体系同型号的待测电池采用基准充电电流Imax进行充电测试，记录测试过程中最大测温点的温度T或发热量Q；如果被测电池试验监测温度与基准温度相比，或发热量与基准发热量相比的差距达到设定要求时；则可以判定该电池为问题电池，否则，为正常电池。
所述步骤(1)中的y倍为2倍。
所述步骤(3)中的差距判断方式为：(QA-QB)/QA＞n或者(TAx-TBx)/TAx＞m；所述n、m的范围为0.33-0.67。
所述步骤(1)在室温条件下对两只电池进行充电。
本发明的有益效果是：通过将为短路电池与正常电池同时进行充电测试，获得同型号电池的测试设定参数：基准充电电流Imax、以及基准温度T1 Bx和基准发热量Q1 B。后期即可根据此测试设定参数对电池进行批次筛选测试，可以快速简便地批次筛选出问题电池，能够有效地避免问题电池流入市场给电池的应用带来的安全性问题。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明实施例的电池安全性评估方法基于锂离子电池的充电电压、温度以及放热，因为锂离子电池属于一种化学电源，其应用原理是基于其内部材料的化学反应来实现的；电池充放电电流大小与材料反应速率及离子扩散速率、内阻等直接相关，其对外表征就是电池的电压、温度与放热。
如图1所示，本发明实施例的电池安全性评估方法包括以下步骤：
(1)分别对内部微短路的电池A和正常电池B采用y倍额定持续充电电流I进行充电。
预先找出一只内部微短路的电池A(在批量生产电池中电压明显低于其他电池或自放电率明显高于其他电池)和一只正常的电池B(电池电压、内阻与自放电性能均正常电池)；在室温环境(25℃左右)下，对两只单体电池同时采用2倍额定持续充电电流I进行充电，直到电池电压达到上限电压。
(2)分别监测两只电池在整个充电过程中的各个不同位置的温度，选取内部微短路电池A在充电过程中的最高温度TAx和该温度对应的最大测温点，选取正常电池B在该同一测温点的温度TBx，并判断TAx与TBx的差距；或分别监测两只电池的累积发热量(QA)和(QB)；并判断QA与QB的差距。
在内部微短路电池A内部选取若干个测温点，分别监测在整个充电过程中内部微短路电池A的各个测温点的温度TA1、TA2、TA3……；同时，在正常电池B内部选取若干个与内部微短路电池A的测温点分别对应相同的测温点，分别监测在整个充电过程中正常电池B的各个测温点的温度TB1、TB2、TB3……。选取内部微短路电池A在充电过程中的最高温度TAx和该温度对应的最大测温点，根据该最大测温点，选取正常电池B在相同测温点的温度TBx，并判断TAx与TBx的差距。或者用绝热量热仪(ARC)监测并记录两只电池在充电过程中的累积发热量QA和QB，并判断QA和QB的差距。
(3)增加充电电流I的大小，重复(2)、(3)步骤，直至差距达到设定要求时，停止试验；记录此时的基准充电电流Imax的大小，及此时正常电池B在最大测温点的基准温度T1 Bx和基准发热量Q1 B。
增加充电电流I的大小，增加大小根据不同类型的电池可承受的最大充电电流不同而定，增加的充电电流的大小不影响试验结果。重复(2)、(3)步骤试验，直至(QA-QB)/QA＞n或者(TAx-TBx)/TAx＞m，即停止试验。其中，n，m代表微短路电池由于内部问题而导致发热量相对正常电池大的比例，其具体数值电池类型，电池能量大小而定，一般设定在0.33到0.67之间。记录此时基准充电电流Imax的大小，及此时正常电池B在最大测温点的基准温度T1 Bx和基准发热量Q1 B。
(4)对同体系同型号的待测电池采用基准充电电流Imax进行充电测试，记录测试过程中的最大测温点的温度T或发热量Q；判定电池是否为问题电池。
任意被检验同体系同型号电池单体均采用基准充电电流Imax进行充电测试，记录测试过程中的最大测温点的T或发热量Q，如果被测电池试验监测温度(T-T1 Bx)/T＞m或发热量(Q-Q1 B)/Q＞n，则可以判定该电池为问题电池，不得使用，反之，则为正常电池，可以使用。
在上述实施例中，步骤(1)中的y倍为2倍。本发明的主要步骤是找出锂离子电池充电测试时候的基准充电电流Imax。采用2倍于额定充电电流的电流进行充电，既能快速达到充电上限电压，又能防止因为充电电流过大而损坏电池。作为其他实施方式，所述倍数也可以为其他如1.5等倍数。
在上述实施例中，所述步骤(3)中的差距判断方式为：(QA-QB)/QA＞n或者(TAx-TBx)/TAx＞m；作为其他实施方式，所述(3)中的差距判断方式为：QA/QB＞n或者TAx/TBx＞m。
在上述实施例中，所述步骤(1)中，内部微短路的电池A和正常电池B在室温环境(25℃左右)下进行充电测试，作为其他实施方式，所述充电环境为其他设定温度。

Claims (4)

1.一种电池安全性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)分别对内部微短路的电池(A)和正常电池(B)采用y倍额定持续充电电流(I)进行充电；直到电池电压达到上限电压；
(2)分别监测两只电池在整个充电过程中各个不同位置的温度，选取内部微短路电池(A)在充电过程中的最高温度(TAx)并记录该温度对应的最大测温点；选取正常电池(B)在该最大测温点的温度(TBx)，并判断TAx与TBx的差距；或分别监测两只电池的累积发热量(QA)和(QB)；并判断QA与QB的差距；
(3)逐步增加充电电流(I)的大小，重复(2)、(3)步骤，直至差距达到设定要求时，停止试验；记录此时的基准充电电流(Imax)的大小，及此时正常电池(B)在最大测温点的基准温度(T1 Bx)或基准发热量(Q1 B)；
(4)对同体系同型号的待测电池采用基准充电电流(Imax)进行充电测试，记录测试过程中最大测温点的温度(T)或发热量(Q)；如果被测电池试验监测温度与基准温度相比，或发热量与基准发热量相比的差距达到设定要求时；则可以判定该电池为问题电池，否则，为正常电池。
2.根据权利要求1所述的电池安全性评估方法，其特征在于：所述步骤(1)中的y倍为2倍。
3.根据权利要求1所述的电池安全性评估方法，其特征在于：所述步骤(3)中的差距判断方式为：(QA-QB)/QA＞n或者(TAx-TBx)/TAx＞m；所述n、m的范围为0.33-0.67。
4.根据权利要求1所述的电池安全性评估方法，其特征在于：所述步骤(1)在室温条件下对两只电池进行充电。
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