CN110261787A - 一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法 - Google Patents
一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,它涉及一种锂离子电池测试方法领域,具体涉及圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率的方法。按照以下公式计算圆柱形三元锂离子电池热失控时采用的最佳加热功率:Pheat=‑AEcell+Bmcell。使用本发明计算的圆柱形三元锂离子电池热失控时采用的最佳加热功率,加热时间t和热失控温度T都具有最佳的重复性,加热时间t的标准差系数为0.02~0.10,热失控温度T的标准差系数为0.03~0.12。本发明适用于选择圆柱形三元锂离子电池热失控测试时的最佳加热功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池测试方法领域,具体涉及圆柱形三元锂离子电池热失控测 试时选择的最佳加热功率的方法。
背景技术
在能源危机和碳排放限制的压力下,电动车等新能源汽车逐渐成为汽车的主流发展方 向。但是电动汽车在实际应用过程中发生了较多的安全事故,尤其是部分车辆在正常使 用的状态下就发生了冒烟、起火甚至爆炸的情况。根据对众多车辆起火事故的公开报道以 及相关的事故调查,发现很多情况下车辆和电池并没有发生明显故障或者失效的情况下, 电池会突发起火或者爆炸的情况。而根据对锂离子电池失效形式的原因分析,主要包括: 外部机械损伤、外部环境影响、电气滥用以及生产缺陷。以现有的技术水平,已经能够对 外部影响进行有效的预防、管理并且设计可靠的保护,但是对于产品生产中产生的缺陷还 不能完全避免。由于缺陷产生的随机性和不易检测的特性,往往电池由于先天缺陷导致的 失效不能预测,电池失效的极端表现形式就是电池热失控。由于在各种应用环境下,电池 的能量密度都是一个关键性的指标,因此电池往往紧密排布,很容易造成热失控的传播, 也就是热扩散。
为了能够有效的检验产品设计对于电池热失控的防护能力,行业提出了对电池系统进 行热扩散测试,通过测试结果,来表征电池的安全防护设计水平。热扩散测试的关键点包 括热失控触发、热扩散监控和热扩散结果几个部分,其中热失控触发作为整个测试的第一 步,也成为了影响测试结果和测试评价可靠性、有效性的关键,尤其测试方法对测试结果 一致性的影响尤为重要,直接影响了对产品安全性的评价。因此在热扩散测试中,获得高 重复性的热失控触发方法就成为了整个项目的关键。
虽然对热扩散的研究已经进行了多年,但是目前依然没有获得公认的具备高重复性的 热失控触发方法。本发明提出的一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试最佳加热功率选择 方法将从锂离子电池热失控的关键特征参数出发,为圆柱形三元锂离子电池热失控加热触 发方法的最佳加热功率的选择提供技术支持和依据。
发明内容
本发明的目的是要解决现有圆柱形三元锂离子电池热失控加热触发方法的最佳加热 功率选择不准确,难以确保试验的一致性和结果的可重复性的问题,而提供一种圆柱形三 元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法。
一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,具体如下:
按照以下公式计算圆柱形三元锂离子电池热失控时采用的最佳加热功率:
Pheat=-AEcell+Bmcell;
其中,Pheat:加热功率,单位为W;
Ecell:圆柱形三元锂离子电池的额定能量,单位为Wh;
mcell:圆柱形三元锂离子电池的重量,单位为g;
A:取值范围为14.1~16.2;
B:取值范围为4~6.1。
本发明的优点:
一、本发明通过开展大量的试验研究和数理统计,发现了能够有效确保圆柱形三元 锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,当对一款圆柱形三元锂离子电池进行 加热热失控试验时,只需要根据电池的额定能量和重量,即可计算出适宜的加热功率,应 用该加热功率能够获得高可靠性高重复性试验结果;
二、本发明可以指导研究人员更加科学有效的开展电池热扩散测试项目的研究工作, 为新能源汽车动力电池的安全性提升起到助力作用;
三、使用本发明计算的圆柱形三元锂离子电池热失控时采用的最佳加热功率,加热 时间t和热失控温度T都具有最佳的重复性,加热时间t的标准差系数为0.02~0.10,热失 控温度T的标准差系数为0.03~0.12。
本发明适用于选择圆柱形三元锂离子电池热失控测试时的最佳加热功率。
附图说明
图1为实施例一中圆柱形三元锂离子电池热失控测试时的装置示意图,图中1为圆柱 形三元锂离子电池,2为耐高温绝缘胶带,3为电热丝,4为热电偶;
图2为实施例一中的圆柱形三元锂离子电池热失控测试时热失控温度随时间的变化 曲线,图2中1为1号实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池,2为1号实施例一中所 述的圆柱形三元锂离子电池,3为3号实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池,4为4 号实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池,5为5号实施例一中所述的圆柱形三元锂离 子电池。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式是一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳 加热功率方法,具体如下:
按照以下公式计算圆柱形三元锂离子电池热失控时采用的最佳加热功率:
Pheat=-AEcell+Bmcell;
其中,Pheat:加热功率,单位为W;
Ecell:圆柱形三元锂离子电池的额定能量,单位为Wh;
mcell:圆柱形三元锂离子电池的重量,单位为g;
A:取值范围为14.1~16.2;
B:取值范围为4~6.1。
本实施方式的优点:
一、本实施方式通过开展大量的试验研究和数理统计,发现了能够有效确保圆柱形 三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,当对一款圆柱形三元锂离子电池 进行加热热失控试验时,只需要根据电池的额定能量和重量,即可计算出适宜的加热功率, 应用该加热功率能够获得高可靠性高重复性试验结果;
二、本实施方式可以指导研究人员更加科学有效的开展电池热扩散测试项目的研究 工作,为新能源汽车动力电池的安全性提升起到助力作用;
三、使用本实施方式计算的圆柱形三元锂离子电池热失控时采用的最佳加热功率, 加热时间t和热失控温度T都具有最佳的重复性,加热时间t的标准差系数为0.02~0.10, 热失控温度T的标准差系数为0.03~0.12。
本实施方式适用于选择圆柱形三元锂离子电池热失控测试时的最佳加热功率。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同点是:所述的A:取值范围为14.6~16。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是:所述的A:取值范围为15.2~15.8。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是:所述的B:取值范围为4.2~5.3。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是:所述的B:取值范围为4.5~4.9。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是:所述的A:取值范围为15.4~15.6;所述的B:取值范围为4.6~4.8。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是:所述的A:取值范围为15.537;所述的B:取值范围为4.7472。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果:
实施例一:圆柱形三元锂离子电池进行加热触发热失控测试,圆柱形三元锂离子电池 的信息见表1;
表1
序号 | 项目 | 参数 |
1 | 正极材料 | NCM(镍钴锰复合材料) |
2 | 负极材料 | 石墨 |
3 | 额定容量 | 4.8Ah |
4 | 额定能量 | 17.28Wh |
5 | 额定电压 | 3.6V |
6 | 充电终止电压 | 4.2V |
7 | 放电终止电压 | 2.5V |
8 | 尺寸 | 直径21mm×高度70mm |
9 | 重量 | 73g |
根据表1可知,实施例一中的圆柱形三元锂离子电池的额定能量Ecell为17.28Wh,圆柱形三元锂离子电池的重量mcell为73g,则加热功率Pheat按照公式 Pheat=-15.537Ecell+4.7472mcell求得78.06W,约为78W。
实施例一中圆柱形三元锂离子电池按照图1的方式连接加热装置和温度传感器。
图1为实施例一中圆柱形三元锂离子电池热失控测试时的装置示意图,图中1为圆柱 形三元锂离子电池,2为耐高温绝缘胶带,3为电热丝,4为热电偶。
取5个实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池进行试验,在加热为78W下分别对5个实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池分别进行加热,实施例一中的圆柱形三元锂离子电池热失控测试时热失控温度随时间的变化曲线见图2;
图2为实施例一中的圆柱形三元锂离子电池热失控测试时热失控温度随时间的变化 曲线,图2中1为1号实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池,2为1号实施例一中所 述的圆柱形三元锂离子电池,3为3号实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池,4为4 号实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池,5为5号实施例一中所述的圆柱形三元锂离 子电池;将图2中的1~5号实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池的加热时间和热失 控温度的数据列于表2。
表2
项目 | 加热时间t/s | 热失控温度T/℃ |
1 | 104.00 | 145.30 |
2 | 110.00 | 116.60 |
3 | 106.00 | 160.70 |
4 | 107.00 | 133.30 |
5 | 108.00 | 150.20 |
标准差 | 2.24 | 16.92 |
平均值 | 107.00 | 141.22 |
标准差系数 | 0.02 | 0.12 |
在(Pheat-20)即78W-20=58W和(Pheat+20)即78W+20=98W下对实施例一中所述 的圆柱形三元锂离子电池分别进行加热,并根据实施例一中的圆柱形三元锂离子电池热失控测试时热失控温度随时间的变化曲线得出在(Pheat-20)和(Pheat+20)加热(Pheat+20) 加热实施例一中所述的圆柱形三元锂离子电池热失效时的加热时间和热失控温度,列于表 3。
表3
从表3可知,不同加热功率条件下的加热时间t的标准差系数分别为0.24、0.02、0.19, 说明当以加热时间t作为判定试验重复性的标准时,Pheat加热条件具备较好的重复性;热 失控温度T的标准差系数分别为0.34、0.12、0.32,说明当以热失控温度T作为判定试验 重复性的标准时,Pheat加热条件同样具备较好的重复性;综合以上分析,Pheat加热条件下同时具备加热时间t和热失控温度T的最佳重复性。
Claims (7)
1.一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,其特征在于该方法具体如下:
按照以下公式计算圆柱形三元锂离子电池热失控时采用的最佳加热功率:
Pheat=-AEcell+Bmcell;
其中,Pheat:加热功率,单位为W;
Ecell:圆柱形三元锂离子电池的额定能量,单位为Wh;
mcell:圆柱形三元锂离子电池的重量,单位为g;
A:取值范围为14.1~16.2;
B:取值范围为4~6.1。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,其特征在于所述的A:取值范围为14.6~16。
3.根据权利要求2所述的一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,其特征在于所述的A:取值范围为15.2~15.8。
4.根据权利要求1所述的一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,其特征在于所述的B:取值范围为4.2~5.3。
5.根据权利要求4所述的一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,其特征在于所述的B:取值范围为4.5~4.9。
6.根据权利要求1所述的一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,其特征在于所述的A:取值范围为15.4~15.6;所述的B:取值范围为4.6~4.8。
7.根据权利要求6所述的一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法,其特征在于所述的A:取值范围为15.537;所述的B:取值范围为4.7472。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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