CN112098852B - 一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置 - Google Patents

一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112098852B
CN112098852B CN202011252603.2A CN202011252603A CN112098852B CN 112098852 B CN112098852 B CN 112098852B CN 202011252603 A CN202011252603 A CN 202011252603A CN 112098852 B CN112098852 B CN 112098852B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
pressure
gas
gas production
thermal runaway
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011252603.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112098852A (zh
Inventor
许扬
黄峥
王庭华
王青松
郭鹏宇
吴静云
张�林
孙金华
田方媛
郭莉
李妍
周洪伟
邹盛
宗炫君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Jiangsu Electric Power Design Consultation Co ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Jiangsu Electric Power Design Consultation Co ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Jiangsu Electric Power Design Consultation Co ltd, Economic and Technological Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Jiangsu Electric Power Design Consultation Co ltd
Priority to CN202011252603.2A priority Critical patent/CN112098852B/zh
Publication of CN112098852A publication Critical patent/CN112098852A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112098852B publication Critical patent/CN112098852B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置，方法包括：将切割顶盖的单体电芯放入加热装置中进行加热，采集压力信息和温度信息；检测单体电芯随温度的状态变化，获得单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度；在单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系；在单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；根据产气引起的压力与温度的关系计算单体电芯产气速率与温度的关系；加入电解液蒸汽压对产气过程进行分析，获得的单体电芯产气速率更加准确，为锂电池热失控预警提供更准确的理论指导。

Description

一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置。
背景技术
近年来，随着环境问题日益严重，石油等不可再生能源的逐渐枯竭，人类对新能源汽车的需求日益增加。由于锂离子电池具有能量密度大、输出功率高、使用寿命长、自放电率低、工作温度范围宽、绿色无污染等优点，其广泛应用于新能源汽车。然而，近年来，电动汽车电池系统的热失控事故层出不穷，危害了人们的生命财产安全，同时打击了人们对电动汽车的信心。
锂离子电池的热失控发生过程中，电池内部会发生一系列化学反应，这些反应产生大量的热量，同时伴随着很多可燃气体的产生，最终导致电池发生热失控造成起火爆炸等安全事故。为了更好地预警电池发生热失控，需要对电池热失控发生前进行预警，通常的预警包括温度预警与气体预警，单一的预警方式无法有效地进行预警，两种方式的预警逻辑更加能够保证电池安全高效地运行。因此对电池的热失控的产气规律进行研究，能够有效的为电池预警安全提供理论依据，从而保证锂离子电池的安全性。
目前传统的实验方法，对于电池热失控过程中的产气过程，通常是将电池直接放在压力容器里面直接进行实验，通过压力变化来计算电池的产气速率，然而这样的过程存在的缺陷在于忽略了电解液的蒸汽压。事实上在压力容器内部的电解液的蒸汽压在整个压力的构成中是不可忽略的。因此传统的实验方法，对于电池产气速率的计算准确性不高。
发明内容
本发明提供了一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置，以解决现有技术中存在的对于电池产气速率的计算准确性不高的问题。
一种热失控下锂电池产气速率的分析方法，包括：
将切割顶盖的单体电芯放入加热装置中进行加热，加热过程中采集加热装置内的压力信息和温度信息；
检测所述单体电芯随温度的状态变化，获得所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度；
在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系；
在所述单体电芯热从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；
根据产气引起的压力与温度的关系计算获得单体电芯产气速率与温度的关系。
在一些实施例中，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系，包括：
计算恒容条件下的空气压强；
根据加热装置内的压力和所述空气压强，计算获得电解液蒸汽压；
通过Antoine方程进行拟合计算获得电解液蒸汽压与温度的关系。
在一些实施例中，恒容条件下的空气压强通过以下公式进行计算：
Figure 282163DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 112584DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，T为气体温度，
Figure 385434DEST_PATH_IMAGE003
为初始压力，
Figure 770148DEST_PATH_IMAGE004
为初始温度。
在一些实施例中，所述电解液蒸汽压通过以下公式进行计算：
Figure 645700DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，
Figure 815781DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，
Figure 977641DEST_PATH_IMAGE006
为电解液蒸汽压。
在一些实施例中，电解液蒸汽压与温度的关系通过以下方程进行表征：
Figure 990596DEST_PATH_IMAGE007
；
其中，
Figure 279626DEST_PATH_IMAGE006
为电解液蒸汽压，T为气体温度，A、B、C均为拟合函数的常数项。
在一些实施例中，产气引起的压力通过以下公式进行计算：
Figure 163269DEST_PATH_IMAGE008
；
其中，
Figure 44767DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，
Figure 889226DEST_PATH_IMAGE006
为电解液蒸汽压，
Figure 106580DEST_PATH_IMAGE009
为产气引起的压力。
在一些实施例中，产气引起的压力与温度的关系通过以下方程进行表征：
Figure 500522DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 20496DEST_PATH_IMAGE011
为产气引起的压力，
Figure 476885DEST_PATH_IMAGE013
为压力容器的容积，
Figure 622564DEST_PATH_IMAGE015
为单体电芯的体积，R为气体常数，T为气体温度，n为产气速率。
在一些实施例中，单体电芯产气速率与温度的关系通过以下方程表征：
Figure 356165DEST_PATH_IMAGE016
；
其中，n为产气速率，
Figure 437254DEST_PATH_IMAGE017
为指前因子，R为气体常数，E为反应活化能，T为气体温度。
一种用于分析热失控下锂电池产气速率的装置，包括加热装置、温度检测装置、压力检测装置以及控制装置；
所述加热装置用于对切割顶盖的单体电芯进行加热，所述温度检测装置用于采集所述加热装置内的温度信息，所述压力检测装置用于采集所述加热装置内的压力信息；
所述控制装置用于获取所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度，在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系，在所述单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系，根据产气引起的压力与温度的关系计算单体电芯产气速率与温度的关系。
在一些实施例中，所述加热装置为绝热量热仪。
本发明提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置，加入电解液蒸汽压对电池的产气过程进行分析，获得的单体电芯产气速率更加准确，为锂电池热失控预警提供更准确的理论指导。
附图说明
图1为本发明提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法一种实施例的流程图。
图2为本发明提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法中计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系一种实施例的流程图。
图3和图4为本发明提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法一种应用场景下电池温度、加热装置内压力随时间变化曲线图。
图5为本发明提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法一种应用场景下电解液蒸汽压随温度变化的拟合值与实验值示意图。
图6为本发明提供的热失控下锂电池产气速率的分析方法一种应用场景下热失控时气体压力随温度变化示意图。
图7为本发明提供的热失控下锂电池产气的分析方法一种应用场景下热失控产气速率随温度变化的拟合值和实验值示意图。
图8为本发明提供的用于分析热失控下锂电池产气速率的装置一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
在一些实施例中，参考图1，提供一种热失控下锂电池产气速率的分析方法，包括：
步骤S101，将切割顶盖的单体电芯放入加热装置中进行加热，加热过程中采集加热装置内的压力信息和温度信息；
步骤S102，检测所述单体电芯随温度的状态变化，获得所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度；
步骤S103，在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系；
步骤S104，在所述单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；
步骤S105，根据产气引起的压力与温度的关系计算获得单体电芯产气速率与温度的关系。
上述实施例提供的锂电池热失控产气规律的计算方法，加入电解液蒸汽压对电池的产气过程进行分析，获得的单体电芯产气速率更加准确，为锂电池热失控预警提供更准确的理论指导。
具体地，执行步骤S101，选取一单体电芯，使用切割机切去单体电芯上的顶盖，放入气密性良好的加热装置中进行加热。切割顶盖后的单体电芯，可以更好地释放电解液，加热过程中采集加热装置内的压力信息和温度信息。
进一步地，执行步骤S102，在加热过程中，检测单体电芯的状态变化，包括自放热开始、到达热失控临界点、热失控发生，通过温度传感器检测加热装置中的温度，获得单体电芯自放热开始温度
Figure 505573DEST_PATH_IMAGE018
和热失控发生临界点温度
Figure 940096DEST_PATH_IMAGE019
，同时通过压力传感器检测加热过程中加热装置内的压力变化。
进一步地，执行步骤S103，在单体电芯自起始时刻至热失控发生临界点温度的时间段内，此时未发生自放热反应，因此未产生气体，加热装置内的压力升高均是由于电解液蒸汽压与温度升高造成的，参考图2，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系，包括：
步骤S1031，计算恒容条件下的空气压强；
步骤S1032，根据加热装置内的压力和所述空气压强，计算获得电解液蒸汽压；
步骤S1033，通过Antoine方程进行拟合计算获得电解液蒸汽压与温度的关系。
步骤S1031中，恒容条件下的空气压强通过以下公式进行计算：
Figure 652837DEST_PATH_IMAGE001
；（1）
其中，
Figure 29461DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，T为气体温度，
Figure 460442DEST_PATH_IMAGE003
为初始压力，
Figure 698657DEST_PATH_IMAGE004
为初始温度。
步骤S1032中，由于加热装置内的压力升高均是由于电解液蒸汽压与温度升高造成的，由此可得：
Figure 656117DEST_PATH_IMAGE020
；（2）
Figure 954374DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，
Figure 872652DEST_PATH_IMAGE006
为电解液蒸汽压。
进一步地可得，所述电解液蒸汽压通过以下公式进行计算：
Figure 632666DEST_PATH_IMAGE005
；（3）
其中，
Figure 585579DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，
Figure 54737DEST_PATH_IMAGE006
为电解液蒸汽压。
步骤S1033中，通过Antoine方程进行拟合计算获得电解液蒸汽压与温度的关系，电解液蒸汽压与温度的关系通过以下方程进行表征：
Figure 319366DEST_PATH_IMAGE007
；（4）
其中，
Figure 289596DEST_PATH_IMAGE006
为电解液蒸汽压，T为气体温度，A、B、C均为拟合函数的常数项。
进一步地，步骤S104中，在单体电芯从自放热开始温度
Figure 972381DEST_PATH_IMAGE021
到热失控发生临界点温度
Figure 867568DEST_PATH_IMAGE022
的时间段内，此时测得的压力不仅包括空气压强和电解液蒸汽压，同时还包括热失控产生的气体产生的压力，由此可得：
Figure 494858DEST_PATH_IMAGE023
；（5）
因此，产气引起的压力通过以下公式进行计算：
Figure 347408DEST_PATH_IMAGE008
；（6）
其中，
Figure 399546DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，
Figure 69562DEST_PATH_IMAGE006
为电解液蒸汽压，
Figure 325094DEST_PATH_IMAGE009
为产气引起的压力。
对于热失控产生的气体，满足理想气体状态方程，产气引起的压力与温度的关系通过以下方程进行表征：
Figure 105968DEST_PATH_IMAGE024
；（7）
其中，
Figure 12613DEST_PATH_IMAGE011
为产气引起的压力，
Figure 728896DEST_PATH_IMAGE026
为压力容器的容积，
Figure 596358DEST_PATH_IMAGE028
为单体电芯的体积，R为气体常数，T为气体温度，n为产气速率。
步骤S105中，对于产气速率n，采用Arrhenius方程进行拟合，单体电芯产气速率与温度的关系通过以下方程表征：
Figure 305557DEST_PATH_IMAGE016
；（8）
其中，n为产气速率，
Figure 817441DEST_PATH_IMAGE017
为指前因子，R为气体常数，E为反应活化能，T为气体温度。
由此可得，单体电芯产气速率与温度的关系。
以下通过具体的应用场景对锂电池热失控产气规律的分析方法做进一步说明。
以2.6Ah三元（NCM811）/石墨电池，50%SOC的电池为例，将该电池切割，放置于封闭的绝热加速量热仪中，调试与校准温度传感器与压力传感器，启动绝热加速量热仪。
获取电芯温度T、绝热加速量热仪内的压力P随时间t的变化曲线图，同时获取压力P随着电池温度T的变化，参考图3和图4，该电池的自放热开始温度
Figure 829259DEST_PATH_IMAGE029
为127.67 ℃，热失控发生临界点温度
Figure 43072DEST_PATH_IMAGE030
为246.70 ℃，最高温度
Figure 572273DEST_PATH_IMAGE031
为370.62 ℃；从图4中可以看出整个腔体内部的压力变化根据电池温度的划分，大致可以分为四个阶段：第一阶段：自起始至达到自放热开始温度
Figure 797718DEST_PATH_IMAGE029
的时间段内，此阶段未发生自放热反应，腔体内的压力构成是由空气压强
Figure DEST_PATH_IMAGE032
与电解液蒸汽压
Figure DEST_PATH_IMAGE033
；第二阶段：从自放热开始温度
Figure 573913DEST_PATH_IMAGE029
到热失控发生临界点温度
Figure 540601DEST_PATH_IMAGE030
的时间段内，此阶段的压力的构成包括电池热失控产气引起的压力
Figure 466969DEST_PATH_IMAGE011
、空气压强
Figure 687866DEST_PATH_IMAGE032
与电解液蒸汽压
Figure 431700DEST_PATH_IMAGE033
；
Figure 495471DEST_PATH_IMAGE033
第三阶段：当温度达到热失控发生临界点温度
Figure 835316DEST_PATH_IMAGE030
的时刻，此阶段为压力突变阶段，该阶段电池温度保持不变压力发生突变，该电池压力上升2Mpa；第四阶段：从热失控发生临界点温度
Figure 419707DEST_PATH_IMAGE030
到最大温度
Figure DEST_PATH_IMAGE034
的时间段内，压力与温度呈现线性的关系，此阶段持续时间较短。
参考图5，第一阶段的电解液蒸汽压，通过公式（3）进行求解，根据密闭空间内电解液蒸汽压满足Antoine方程的形式，如公式（4）所示，经过迭代拟合可得到电解液蒸汽压：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
；（9）
其中，
Figure 413071DEST_PATH_IMAGE033
为电解液蒸汽压，T为气体温度。
对于第二阶段，通过公式（6）求解产气引起的压力，如图6所示。
联立公式（7）和公式（8）获得产气速率n随温度T的变化关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE036
；（10）
如图7所示，进而获得整个阶段的产气规律：
Figure DEST_PATH_IMAGE037
；（11）
其中，T为气体温度，
Figure 26455DEST_PATH_IMAGE030
为热失控发生临界点温度，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
为初始温度，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为最高温度。
在一些实施例中，参考图8，还提供一种用于分析锂电池热失控产气规律的装置，包括加热装置1、温度检测装置2、压力检测装置3以及控制装置4；
加热装置1用于对切割顶盖的单体电芯进行加热，温度检测装置2用于检测加热装置1内的温度，压力检测装置3用于检测加热装置1内的压力；
控制装置4用于获取所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度，在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系，在所述单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系，根据产气引起的压力与温度的关系计算单体电芯产气速率与温度的关系。
在一些实施例中，加热装置1为绝热量热仪。
在一些实施例中，控制装置4计算恒容条件下的空气压强；根据加热装置内的压力和所述空气压强，计算获得电解液蒸汽压；通过Antoine方程进行拟合计算获得电解液蒸汽压与温度的关系。
在一些实施例中，控制装置4通过公式（1）计算恒容条件下的空气压强，通过公式（3）计算电解液蒸汽压，通过公式（4）计算电解液蒸汽压与温度的关系，通过公式（6）计算产气引起的压力，通过公式（7）计算产气引起的压力与温度的关系，通过公式（8）计算单体电芯产气速率与温度的关系。
本发明提供的热失控下锂电池产气的分析方法及其装置，加入电解液蒸汽压对电池的产气过程进行分析，获得的单体电芯产气速率更加准确，为锂电池热失控预警提供更准确的理论指导。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，包括：
将切割顶盖的单体电芯放入加热装置中进行加热，加热过程中采集加热装置内的压力信息和温度信息；
检测所述单体电芯随温度的状态变化，获得所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度；
在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系，包括：计算恒容条件下的空气压强；根据加热装置内的压力和所述空气压强，计算获得电解液蒸汽压；通过Antoine方程进行拟合计算获得电解液蒸汽压与温度的关系，所述电解液蒸汽压通过以下公式进行计算：
Figure 693075DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 65150DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，
Figure 994929DEST_PATH_IMAGE003
为电解液蒸汽压；
在所述单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，基于理想气体状态方程，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；其中，产气引起的压力通过以下公式进行计算：
Figure 845073DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，
Figure 419274DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，
Figure 792329DEST_PATH_IMAGE003
为电解液蒸汽压，
Figure 740562DEST_PATH_IMAGE005
为产气引起的压力；
采用Arrhenius方程进行拟合，根据产气引起的压力与温度的关系计算获得单体电芯产气速率与温度的关系。
2.根据权利要求1所述的热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，恒容条件下的空气压强通过以下公式进行计算：
Figure 394398DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 151001DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，T为气体温度，
Figure 536983DEST_PATH_IMAGE007
为初始压力，
Figure 644616DEST_PATH_IMAGE008
为初始温度。
3.根据权利要求2所述的热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，电解液蒸汽压与温度的关系通过以下方程进行表征：
Figure 102143DEST_PATH_IMAGE009
；
其中，
Figure 713252DEST_PATH_IMAGE003
为电解液蒸汽压，T为气体温度，A、B、C均为拟合函数的常数项。
4.根据权利要求3所述的热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，产气引起的压力与温度的关系通过以下方程进行表征：
Figure 598032DEST_PATH_IMAGE010
；
其中，
Figure 927382DEST_PATH_IMAGE011
为产气引起的压力，
Figure 985337DEST_PATH_IMAGE013
为压力容器的容积，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为单体电芯的体积，R为气体常数，T为气体温度，n为产气速率。
5.根据权利要求4所述的热失控下锂电池产气速率的分析方法，其特征在于，单体电芯产气速率与温度的关系通过以下方程表征：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
；
其中，n为产气速率，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为指前因子，R为气体常数，E为反应活化能，T为气体温度。
6.一种用于分析热失控下锂电池产气速率的装置，其特征在于，包括加热装置、温度检测装置、压力检测装置以及控制装置；
所述加热装置用于对切割顶盖的单体电芯进行加热，所述温度检测装置用于采集所述加热装置内的温度信息，所述压力检测装置用于采集所述加热装置内的压力信息；
所述控制装置用于获取所述单体电芯自放热开始温度和热失控发生临界点温度，在所述单体电芯自起始至达到自放热开始温度的时间段内，计算获得加热装置内电解液蒸汽压与温度的关系，包括：计算恒容条件下的空气压强；根据加热装置内的压力和所述空气压强，计算获得电解液蒸汽压；通过Antoine方程进行拟合计算获得电解液蒸汽压与温度的关系，所述电解液蒸汽压通过以下公式进行计算：
Figure 372325DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 365688DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，
Figure 713493DEST_PATH_IMAGE003
为电解液蒸汽压；
在所述单体电芯从自放热开始温度到热失控发生临界点温度的时间段内，基于理想气体状态方程，根据所述电解液蒸汽压计算获得产气引起的压力与温度的关系；其中，产气引起的压力通过以下公式进行计算：
Figure 253102DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，
Figure 245329DEST_PATH_IMAGE002
为恒容条件下的空气压强，P为加热装置内的压力，
Figure 534228DEST_PATH_IMAGE003
为电解液蒸汽压，
Figure 979116DEST_PATH_IMAGE005
为产气引起的压力；
采用Arrhenius方程进行拟合，根据产气引起的压力与温度的关系计算单体电芯产气速率与温度的关系。
7.根据权利要求6所述的用于分析热失控下锂电池产气速率的装置，其特征在于，所述加热装置为绝热量热仪。
CN202011252603.2A 2020-11-11 2020-11-11 一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置 Active CN112098852B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011252603.2A CN112098852B (zh) 2020-11-11 2020-11-11 一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011252603.2A CN112098852B (zh) 2020-11-11 2020-11-11 一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112098852A CN112098852A (zh) 2020-12-18
CN112098852B true CN112098852B (zh) 2021-02-09

Family

ID=73785072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011252603.2A Active CN112098852B (zh) 2020-11-11 2020-11-11 一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112098852B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112858496A (zh) * 2020-12-28 2021-05-28 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种检测锂离子电池热失控产气的装置和方法
CN112965000B (zh) * 2021-02-01 2022-10-14 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电池使用寿命的预测方法、装置及系统
CN113325315A (zh) * 2021-02-02 2021-08-31 长沙理工大学 储能电池安全运行在线监测方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9601803B2 (en) * 2013-07-22 2017-03-21 Nanotek Instruments, Inc. Non-flammable quasi-solid electrolyte-separator layer product for lithium battery applications
CN112909419A (zh) * 2014-10-17 2021-06-04 金山电池国际有限公司 电池
WO2017160588A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 Colorado State University Research Foundation Multi-functional electrolyte for thermal management of lithium-ion batteries
CN106289433B (zh) * 2016-08-15 2019-02-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种二次电池内部各组分气体体积的测定方法
CN107437639A (zh) * 2017-06-14 2017-12-05 北京理工大学 锂离子动力电池热失控安全防控方法及装置
US11258101B2 (en) * 2017-06-26 2022-02-22 Global Graphene Group, Inc. Non-flammable electrolyte containing liquefied gas and lithium secondary batteries containing same
CN111611669B (zh) * 2019-02-22 2024-01-23 清华大学 电池安全改进方法、装置、计算机设备和存储介质
CN109959579A (zh) * 2019-03-27 2019-07-02 中国北方车辆研究所 锂离子电池热失控过程产气量测量及气体收集装置
CN110444828B (zh) * 2019-08-21 2020-12-08 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 基于储能用磷酸锂电池安全管理系统的热失控预警方法
CN111199106B (zh) * 2020-01-06 2022-10-21 上海空间电源研究所 一种电池绝热热失控过程参数获取方法
CN111337381A (zh) * 2020-04-10 2020-06-26 应急管理部上海消防研究所 一种检测锂电池热失控产气速率的试验装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112098852A (zh) 2020-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112098852B (zh) 一种热失控下锂电池产气速率的分析方法及其装置
CN106682288B (zh) 一种锂离子电池过充电热失控建模方法
CN110095722B (zh) 动力电池热失控安全性综合评价方法与系统
CN109900734B (zh) 方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法
Feng et al. Dynamic overcharge investigations of lithium ion batteries with different state of health
Oca et al. Lithium-ion capacitor safety assessment under electrical abuse tests based on ultrasound characterization and cell opening
US20140333312A1 (en) Soc determination by evaluation of effects invoked by dimensional changes of battery cells
US11959818B2 (en) Explosion pressure prediction system for medium- and large-size cell module, and method for predicting explosion pressure of medium- and large-size cell module
CN111199106A (zh) 一种电池绝热热失控过程参数获取方法
CN112038716B (zh) 一种锂离子电池包热失控预警方法
CN109459463B (zh) 一种锂离子电池正极材料热存储稳定性的快捷评价方法
Roth Abuse response of 18650 Li-ion cells with different cathodes using EC: EMC/LiPF6 and EC: PC: DMC/LiPF6 electrolytes
CN106855610B (zh) 钛酸锂电池健康状态估算方法
CN103344920A (zh) 一种检测电池健康状态的方法及设备
Cai et al. Modeling li-ion battery first venting events before thermal runaway
Wang et al. Experimental study on the cell-jet temperatures of abused prismatic Ni-rich automotive batteries under medium and high states of charge
Lv et al. Anomaly detection of LiFePO4 pouch batteries expansion force under preload force
CN112307623A (zh) 电芯热失控预测方法、装置、介质、电池管理系统及车辆
Yang et al. Comprehensive analysis of gas production for commercial LiFePO4 batteries during overcharge-thermal runaway
CN110687455A (zh) 一种评估锂离子电池放热量的方法
CN114636724A (zh) 一种锂离子电池热失控气体收集系统及计算方法
JP2016122505A (ja) 非水系電解質二次電池と、該電池を用いた電池内部ガス発生量の評価方法。
Shen et al. One-dimensional modeling and experimental analysis of nail penetration thermal runaway for large capacity Li-ion power battery
Xin et al. In-situ monitoring of multiple signals evolution behaviour for commercial lithium-ion batteries during internal short circuit
Guo et al. Effects of charging rates on heat and gas generation in lithium-ion battery thermal runaway triggered by high temperature coupled with overcharge

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant