CN109557478B - 一种锂离子电池安全性能评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池安全性能评估方法，包括：1)对所述锂离子电池进行混合脉冲功率特性测试，获取时间、电流和电压参数；2)根据所述时间、电流和电压参数，计算不同荷电状态下所述锂离子电池的直流内阻；3)根据所述直流内阻，计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率；4)提供安全性能表，将所述产热功率比对所述安全性能表中的功率数据范围，确定所述锂离子电池的安全性能等级。本发明将混合脉冲功率特性测试结果，经过公式换算分析比对出各电池的安全性差异，该方法对电池无损坏、操作简单、可靠性高。

Description

一种锂离子电池安全性能评估方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池安全性能评估方法。
背景技术
现有的锂离子电池具有高电压、高能量、高功率和长的使用寿命，已被广泛运用于电动汽车和消费类电子产品等领域，但锂离子电池的最大的缺点是安全性能差，易发生热失控，所以锂离子电池的安全性能不容忽视。锂离子电池的热失控主要体现在，当锂离子电池出现内部短路时，或者电池内部温度达到一定范围时，电池内部会发生一系列副反应，均会释放出大量的热量和副反应气体，其中包括正极材料的释氧分解，释放的氧气引发电解液和金属锂的燃烧分解，电池内部温度和气压会出现一个骤升，从而导致电池发生起火甚至爆炸等危险。
在锂离子动力电池研发、生产阶段，会对电池做相关的安全测试，其中包括过充、短路、跌落、加热、挤压、针刺等测试，判定标准均为电池不起火、不爆炸。做完以上测试后的电池需要报废处理，而且无对锂离子电池安全性能的量化指标，不能很好的将测试结果相同的电池进一步进行对比。
因此，提供一种锂离子电池安全性能评估方法是本领域技术人员需要解决的课题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锂离子电池安全性能评估方法，用于解决现有技术中进行锂离子电池安全性能测试后的电池不可还原和测试结果不精确的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种锂离子电池安全性能评估方法，所述方法至少包括：
1)对所述锂离子电池进行混合脉冲功率特性测试，获取时间、电流和电压参数；
2)根据所述时间、电流和电压参数，计算不同荷电状态下所述锂离子电池的直流内阻；
3)根据所述直流内阻，计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率；
4)提供安全性能表，将所述产热功率比对所述安全性能表中的功率数据范围，确定所述锂离子电池的安全性能等级。
作为本发明锂离子电池安全性能评估方法的一种优化的方案，步骤1)中，进行所述混合脉冲功率特性测试的步骤包括：将所述锂离子电池置于设定温度的测试柜上，设置充放电测试参数，充电完成后静置一段时间再放电至不同的荷电状态，测试完成后导出时间、电流、电压参数。
作为本发明锂离子电池安全性能评估方法的一种优化的方案，所述锂离子电池的放电倍率范围介于0.2C～10C之间。
作为本发明锂离子电池安全性能评估方法的一种优化的方案，步骤2)中，通过公式RDCi＝(Ui-U0)/(Ii-I0)来计算不同荷电状态下所述锂离子电池的直流内阻，其中，RDCi表示不同荷电状态下的直流内阻，Ui、Ii分别表示混合脉冲功率特性测试在不同荷电状态下放电10秒前的电压和电流，U0、I0分别表示混合脉冲功率特性测试在不同荷电状态下放电第10秒的电压和电流，i表示荷电状态。
作为本发明锂离子电池安全性能评估方法的一种优化的方案，通过公式Pi＝〔Ui/(RDCi+r)〕2*RDCi来计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率，其中，Pi表示不同荷电状态下的内部产热功率，Ui表示混合脉冲功率特性测试在不同荷电状态下放电10秒前的电压，r表示电池短路时外电路的电阻。
作为本发明锂离子电池安全性能评估方法的一种优化的方案，所述公式中，r小于或者等于5mΩ。
作为本发明锂离子电池安全性能评估方法的一种优化的方案，步骤3)中，根据所述锂离子电池满荷电状态下计算获得的直流内阻，来计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率。
作为本发明锂离子电池安全性能评估方法的一种优化的方案，所述安全性能表包括四个安全性能等级，第一安全性能等级的产热功率在0至X，第二安全性能等级的产热功率在X至Y，第三安全性能等级的产热功率在Y至Z，第四安全性能等级的产热功率在Z以上，其中，0＜X＜400W、400W≤Y＜1200W、1200W≤Z＜2500W。
如上所述，本发明的锂离子电池安全性能评估方法，包括：1)对所述锂离子电池进行混合脉冲功率特性测试，获取时间、电流和电压参数；2)根据所述时间、电流和电压参数，计算不同荷电状态下所述锂离子电池的直流内阻；3)根据所述直流内阻，计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率；4)提供安全性能表，将所述产热功率比对所述安全性能表中的功率数据范围，确定所述锂离子电池的安全性能等级。本发明将混合脉冲功率特性测试结果，经过公式换算分析比对出各电池的安全性差异，该方法对电池无损坏、操作简单、可靠性高。
附图说明
图1为本发明锂离子电池安全性能评估方法的流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种锂离子电池安全性能评估方法，所述方法至少包括：
首先执行步骤S1，对所述锂离子电池进行混合脉冲功率特性测试，获取时间、电流和电压参数。
该步骤中，进行所述混合脉冲功率特性测试的步骤包括：将所述锂离子电池置于设定温度的测试柜上，设置充放电测试参数，充电完成后静置一段时间再放电至不同的荷电状态，测试完成后导出时间、电流及电压参数。
例如，取锂离子电池放入环境温度为25℃的电池测试柜上，设置充放电测试参数，对锂离子电池芯做混合脉冲功率特性测试，测试完成后从电池测试柜程序上导出时间、电流、电压数据。其中，所述锂离子电池的放电倍率范围为：0.2C-10C。优选锂离子电池的放电倍率为1C。
然后执行步骤S2，根据所述时间、电流和电压参数，计算不同荷电状态下所述锂离子电池的直流内阻。
荷电状态(State ofcharge，SOC)，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，其取值范围为0～1，当SOC为0时表示电池放电完全；当SOC为1时表示电池完全充满，为满荷电状态。
本步骤中，通过公式RDCi＝(Ui-U0)/(Ii-I0)来计算不同荷电状态下所述锂离子电池的直流内阻，其中，RDCi表示不同荷电状态下的直流内阻，Ui、Ii分别表示混合脉冲功率特性测试在不同荷电状态下放电10秒前的电压和电流，U0、I0分别表示混合脉冲功率特性测试在不同荷电状态下放电第10秒的电压和电流，i表示荷电状态，即SOC。
接着执行步骤S3，根据所述直流内阻，计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率。
本步骤中，通过公式Pi＝〔Ui/(RDCi+r)〕2*RDCi来计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率，其中，Pi表示不同荷电状态下的内部产热功率，Ui表示混合脉冲功率特性测试在不同荷电状态下放电10秒前的电压，r表示电池短路时外电路的电阻，RDCi表示步骤S2中所获得的对应状态的直流内阻。所述公式中，r小于或者等于5mΩ。
进一步地，本步骤中，根据所述锂离子电池满荷电状态(即100％SOC)下计算获得的直流内阻，来计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率。由于锂离子电池在满荷电状态时，锂离子电池的电压最高，内部反应物活性也最高，此时的锂离子电池处于最高的能量状态，也是锂离子电池安全性最差的状态，因此，选择在安全性最差的状态进行评估，准确性更高。
最后执行步骤S4，提供安全性能表，将所述产热功率比对所述安全性能表中的功率数据范围，确定所述锂离子电池的安全性能等级。
作为示例，所述安全性能表包括四个安全性能等级，第一安全性能等级的产热功率在0至X，第二安全性能等级的产热功率在X至Y，第三安全性能等级的产热功率在Y至Z，第四安全性能等级的产热功率在Z以上，其中，0＜X＜400W、400W≤Y＜1200W、1200W≤Z＜2500W。如表1所示。
表1
Figure GDA0002611964930000051
当然，在其他实施例中，所述安全性能表并不限于只有四个安全性能等级。根据电池不同的材料体系，还可以制定其他不同的安全性能表，甚至可以细分出更多、更具体的安全性能等级。
下面给出一个具体实施例来进一步说明本发明的锂离子电池安全性能评估方法。
本实施例的锂离子电池安全性能评估方法包括以下步骤：
(1)在温度为25℃的环境中，将A、B、C三组电池分别取若干支电池做混合脉冲功率特性测试，测试完成后导出电流、电压数据。检测柜设置的参数如下：
①将电池以1C恒流恒压(充电截止电压4.20V，放电截止电压3.0V)充满电后静置30min；
②以电流1C放电10s，在此工序的电流、电压采集频率为0.1S；然后1C放电至90％SOC；
③以电流1C放电10s，在此工序的电流、电压采集频率为0.1S；然后1C放电至80％SOC；
④……
⑤以电流1C放电10s，在此工序的电流、电压采集频率为0.1S；然后1C放电至20％SOC；
(2)导出各电池的时间、电流、电压数据，通过公式RDCi＝(Ui-U0)/(Ii-I0)计算出放电电流为1C、荷电状态为100％SOC状态(即i＝1)A、B、C三组电池的直流内阻RDC1，分别为9.25mΩ、8.52mΩ、7.86mΩ。
(3)计算A、B、C三组电池在做GB/T 31485短路测试过程中的产热功率，其测试的外部电阻r为5mΩ，计算结果为：A组803.55W、B组822.21W、C组838.38W。
(4)对照电池内部产热功率与安全性能表，得出三组电池的安全性能均为：电池内部开始升温产气，壳体开始鼓胀，且A组安全性能最好，C组安全性能最差。
综上所述，本发明提供一种锂离子电池安全性能评估方法，包括：1)对所述锂离子电池进行混合脉冲功率特性测试，获取时间、电流和电压参数；2)根据所述时间、电流和电压参数，计算不同荷电状态下所述锂离子电池的直流内阻；3)根据所述直流内阻，计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率；4)提供安全性能表，将所述产热功率比对所述安全性能表中的功率数据范围，确定所述锂离子电池的安全性能等级。本发明的评估方法采用生产锂离子电池过程中常见的设备，在锂离子电池测试过程中采集混合脉冲功率特性测试数据，将数据经过公式换算分析比对出各电池的安全性差异，该方法对电池无损坏、操作简单、可靠性高。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种锂离子电池安全性能评估方法，其特征在于，所述方法至少包括：
1)对所述锂离子电池进行混合脉冲功率特性测试，获取时间、电流和电压参数；
2)根据所述时间、电流和电压参数，计算不同荷电状态下所述锂离子电池的直流内阻；
3)根据所述直流内阻，计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率；
4)提供安全性能表，将所述产热功率比对所述安全性能表中的功率数据范围，确定所述锂离子电池的安全性能等级。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池安全性能评估方法，其特征在于：步骤1)中，进行所述混合脉冲功率特性测试的步骤包括：将所述锂离子电池置于设定温度的测试柜上，设置充放电测试参数，充电完成后静置一段时间再放电至不同的荷电状态，测试完成后导出时间、电流及电压参数。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池安全性能评估方法，其特征在于：所述锂离子电池的放电倍率范围介于0.2C～10C之间。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池安全性能评估方法，其特征在于：步骤2)中，通过公式RDCi＝(Ui-U0)/(Ii-I0)来计算不同荷电状态下所述锂离子电池的直流内阻，其中，RDCi表示不同荷电状态下的直流内阻，Ui、Ii分别表示混合脉冲功率特性测试在不同荷电状态下放电10秒前的电压和电流，U0、I0分别表示混合脉冲功率特性测试在不同荷电状态下放电第10秒的电压和电流，i表示荷电状态。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池安全性能评估方法，其特征在于：步骤3)中，通过公式Pi＝〔Ui/(RDCi+r)〕2*RDCi来计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率，其中，Pi表示不同荷电状态下的内部产热功率，Ui表示混合脉冲功率特性测试在不同荷电状态下放电10秒前的电压，r表示电池短路时外电路的电阻。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池安全性能评估方法，其特征在于：所述公式中，r小于或者等于5mΩ。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池安全性能评估方法，其特征在于：步骤3)中，根据所述锂离子电池满荷电状态下计算获得的直流内阻，来计算获取所述锂离子电池短路后的内部产热功率。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池安全性能评估方法，其特征在于：所述安全性能表包括四个安全性能等级，第一安全性能等级的产热功率在0至X，第二安全性能等级的产热功率在X至Y，第三安全性能等级的产热功率在Y至Z，第四安全性能等级的产热功率在Z以上，其中，0＜X＜400W、400W≤Y＜1200W、1200W≤Z＜2500W。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110308403A (zh) * 2019-07-03 2019-10-08 中国民用航空飞行学院 动力锂离子电池多参数探测与采集方法
CN110988705B (zh) * 2019-11-29 2020-10-13 清华大学 电池模组隔热材料可靠性的测试方法及验证方法
CN112986832A (zh) * 2021-02-22 2021-06-18 哈尔滨理工大学 一种采用锯齿波激励的锂动力电池功率特性测试方法、装置和系统
CN113156323A (zh) * 2021-04-25 2021-07-23 天津市捷威动力工业有限公司 一种电芯内短路电阻的测试方法
CN114167286B (zh) * 2021-11-10 2023-10-24 安徽锐能科技有限公司 基于内阻趋势差的锂电池热失控检测的方法及系统
CN118073689A (zh) * 2023-12-28 2024-05-24 苏州华骞时代新能源科技有限公司 一种锂电池电池包管理系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101839936B (zh) * 2009-03-19 2013-09-25 北京普源精电科技有限公司 一种电流测量装置
CN103840225A (zh) * 2014-03-27 2014-06-04 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种锂离子电池的筛选方法
CN104111377A (zh) * 2014-08-06 2014-10-22 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 二次电池不同荷电状态下直流内阻的测试方法
CN104330636A (zh) * 2014-11-19 2015-02-04 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池直流内阻推测方法
JP2017090426A (ja) * 2015-11-13 2017-05-25 ゴイク電池株式会社 バッテリー寿命診断と診断回路
CN107064803A (zh) * 2016-12-16 2017-08-18 蔚来汽车有限公司 电池内短路的在线检测方法
CN108107372A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 株洲广锐电气科技有限公司 基于soc分区估算的蓄电池健康状况量化方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101839936B (zh) * 2009-03-19 2013-09-25 北京普源精电科技有限公司 一种电流测量装置
CN103840225A (zh) * 2014-03-27 2014-06-04 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种锂离子电池的筛选方法
CN104111377A (zh) * 2014-08-06 2014-10-22 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 二次电池不同荷电状态下直流内阻的测试方法
CN104330636A (zh) * 2014-11-19 2015-02-04 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池直流内阻推测方法
JP2017090426A (ja) * 2015-11-13 2017-05-25 ゴイク電池株式会社 バッテリー寿命診断と診断回路
CN107064803A (zh) * 2016-12-16 2017-08-18 蔚来汽车有限公司 电池内短路的在线检测方法
CN108107372A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 株洲广锐电气科技有限公司 基于soc分区估算的蓄电池健康状况量化方法及系统

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