一種電池安全性評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電池安全性評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池由于其比能量高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，目前在電動車上的應(yīng)用越來越多。但是頻頻出現(xiàn)的電動車安全事故讓大家對電動車的安全性產(chǎn)生了懷疑，尤其是儲能能源鋰離子電池。從反應(yīng)原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu)上對鋰離子電池進(jìn)行分析，鋰離子電池的反應(yīng)正負(fù)極極片由中間的隔膜隔開，隔膜允許鋰離子通過而阻斷電子通過，從而保證整個反應(yīng)過程的安全持續(xù)進(jìn)行。然而隔膜一旦出現(xiàn)任何問題都有可能致使內(nèi)部正負(fù)極直接接觸，從而引發(fā)內(nèi)部短路而發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)并進(jìn)而發(fā)生起火、燃燒、爆炸等安全性事故。在可能引發(fā)鋰離子電池安全性問題的眾多原因中，以其電池內(nèi)部微短路最不易被察覺與監(jiān)測。鋰離子電池微短路是指鋰離子電池的內(nèi)部正負(fù)極極片之間發(fā)生微小的短路現(xiàn)象。這種短路不會直接使電池?zé)龎?，而是較短的時間內(nèi)(幾周或者幾個月)降低電芯性能甚至出現(xiàn)安全問題，從而導(dǎo)致整個電源系統(tǒng)性能的惡化甚至出現(xiàn)安全性事故。
[0003]由于鋰離子電池微短路難以預(yù)測和分析，沒有辦法通過外部控制電路來進(jìn)行保護(hù)，會造成高溫、高阻，還很容易引起電池組的連鎖反應(yīng)，在初期測試或者使用過程中很難被發(fā)現(xiàn)，因此會給后期的使用留下很大的安全隱患，然而，目前還沒有一種有效的監(jiān)測手段來提前判斷電池的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種電池安全性評估方法，用以提供一種有效的監(jiān)測手段來提前判斷電池的安全性的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0006]—種電池安全性評估方法，包括以下步驟:
[0007](I)分別對內(nèi)部微短路的電池A和正常電池B采用y倍額定持續(xù)充電電流I進(jìn)行充電；直到電池電壓達(dá)到上限電壓；
[0008](2)分別監(jiān)測兩只電池在整個充電過程中各個不同位置的溫度，選取內(nèi)部微短路電池A在充電過程中的最高溫度Tax并記錄該溫度對應(yīng)的最大測溫點(diǎn)；選取正常電池B在該最大測溫點(diǎn)的溫度Tbx，并判斷Tax與Tbx的差距；或分別監(jiān)測兩只電池的累積發(fā)熱量QjPQb;并判斷Q八與Qb的差距;
[0009](3)逐步增加充電電流I的大小，重復(fù)(2)、(3)步驟，直至差距達(dá)到設(shè)定要求時，停止試驗(yàn)；記錄此時的基準(zhǔn)充電電流1_的大小，及此時正常電池B在最大測溫點(diǎn)的基準(zhǔn)溫度T1bx或基準(zhǔn)發(fā)熱量Q 'b；
[0010](4)對同體系同型號的待測電池采用基準(zhǔn)充電電流1_進(jìn)行充電測試，記錄測試過程中最大測溫點(diǎn)的溫度T或發(fā)熱量Q ;如果被測電池試驗(yàn)監(jiān)測溫度與基準(zhǔn)溫度相比，或發(fā)熱量與基準(zhǔn)發(fā)熱量相比的差距達(dá)到設(shè)定要求時；則可以判定該電池為問題電池，否則，為正常電池。
[0011 ] 所述步驟⑴中的y倍為2倍。
[0012]所述步驟(3)中的差距判斷方式為:(Qa-Qb) /Qa> η或者(T Ax_TBx) /TAx> m ;所述n、m 的范圍為 0.33-0.67。
[0013]所述步驟(I)在室溫條件下對兩只電池進(jìn)行充電。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:通過將為短路電池與正常電池同時進(jìn)行充電測試，獲得同型號電池的測試設(shè)定參數(shù):基準(zhǔn)充電電流1_、以及基準(zhǔn)溫度T I和基準(zhǔn)發(fā)熱量Q1b。后期即可根據(jù)此測試設(shè)定參數(shù)對電池進(jìn)行批次篩選測試，可以快速簡便地批次篩選出問題電池，能夠有效地避免問題電池流入市場給電池的應(yīng)用帶來的安全性問題。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例的電池安全性評估方法基于鋰離子電池的充電電壓、溫度以及放熱，因?yàn)殇囯x子電池屬于一種化學(xué)電源，其應(yīng)用原理是基于其內(nèi)部材料的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的；電池充放電電流大小與材料反應(yīng)速率及離子擴(kuò)散速率、內(nèi)阻等直接相關(guān)，其對外表征就是電池的電壓、溫度與放熱。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的電池安全性評估方法包括以下步驟:
[0019](I)分別對內(nèi)部微短路的電池A和正常電池B采用y倍額定持續(xù)充電電流I進(jìn)行充電。
[0020]預(yù)先找出一只內(nèi)部微短路的電池A (在批量生產(chǎn)電池中電壓明顯低于其他電池或自放電率明顯高于其他電池)和一只正常的電池B(電池電壓、內(nèi)阻與自放電性能均正常電池)；在室溫環(huán)境(25°C左右)下，對兩只單體電池同時采用2倍額定持續(xù)充電電流I進(jìn)行充電，直到電池電壓達(dá)到上限電壓。
[0021](2)分別監(jiān)測兩只電池在整個充電過程中的各個不同位置的溫度，選取內(nèi)部微短路電池A在充電過程中的最高溫度Tax和該溫度對應(yīng)的最大測溫點(diǎn)，選取正常電池B在該同一測溫點(diǎn)的溫度Tbx，并判斷Tax與Tbx的差距；或分別監(jiān)測兩只電池的累積發(fā)熱量(Qa)和(Qb);并判斷Qa與Q B的差距。
[0022]在內(nèi)部微短路電池A內(nèi)部選取若干個測溫點(diǎn)，分別監(jiān)測在整個充電過程中內(nèi)部微短路電池A的各個測溫點(diǎn)的溫度TA1、TA2、TA3……；同時，在正常電池B內(nèi)部選取若干個與內(nèi)部微短路電池A的測溫點(diǎn)分別對應(yīng)相同的測溫點(diǎn)，分別監(jiān)測在整個充電過程中正常電池B的各個測溫點(diǎn)的溫度TB1、TB2、TB3……。選取內(nèi)部微短路電池A在充電過程中的最高溫度Tax和該溫度對應(yīng)的最大測溫點(diǎn)，根據(jù)該最大測溫點(diǎn)，選取正常電池B在相同測溫點(diǎn)的溫度TBx，并判斷Tax與Tbx的差距?；蛘哂媒^熱量熱儀(ARC)監(jiān)測并記錄兩只電池在充電過程中的累積發(fā)熱量QjP Q B,并判斷QjP Q 8的差距。
[0023](3)增加充電電流I的大小，重復(fù)(2)、(3)步驟，直至差距達(dá)到設(shè)定要求時，停止試驗(yàn)；記錄此時的基準(zhǔn)充電電流1_的大小，及此時正常電池B在最大測溫點(diǎn)的基準(zhǔn)溫度T 1Bx和基準(zhǔn)發(fā)熱量Q1P
[0024]增加充電電流I的大小，增加大小根據(jù)不同類型的電池可承受的最大充電電流不同而定，增加的充電電流的大小不影響試驗(yàn)結(jié)果。重復(fù)(2)、(3)步驟試驗(yàn)，直至(Qa-Qb)/Qa>n或者(Tax-Tbx)/TAx>m，即停止試驗(yàn)。其中，n，m代表微短路電池由于內(nèi)部問題而導(dǎo)致發(fā)熱量相對正常電池大的比例，其具體數(shù)值電池類型，電池能量大小而定，一般設(shè)定在0.33到0.67之間。記錄此時基準(zhǔn)充電電流1_的大小，及此時正常電池B在最大測溫點(diǎn)的基準(zhǔn)溫度T1bx和基準(zhǔn)發(fā)熱量Q V
[0025](4)對同體系同型號的待測電池采用基準(zhǔn)充電電流1_進(jìn)行充電測試，記錄測試過程中的最大測溫點(diǎn)的溫度T或發(fā)熱量Q ;判定電池是否為問題電池。
[0026]任意被檢驗(yàn)同體系同型號電池單體均采用基準(zhǔn)充電電流1_進(jìn)行充電測試，記錄測試過程中的最大測溫點(diǎn)的T或發(fā)熱量Q，如果被測電池試驗(yàn)監(jiān)測溫度(T-T1bxVT >m或發(fā)熱量(Q-Q1b) /Q > n，則可以判定該電池為問題電池，不得使用，反之，則為正常電池，可以使用。
[0027]在上述實(shí)施例中，步驟(I)中的y倍為2倍。本發(fā)明的主要步驟是找出鋰離子電池充電測試時候的基準(zhǔn)充電電流1_。采用2倍于額定充電電流的電流進(jìn)行充電，既能快速達(dá)到充電上限電壓，又能防止因?yàn)槌潆婋娏鬟^大而損壞電池。作為其他實(shí)施方式，所述倍數(shù)也可以為其他如1.5等倍數(shù)。
[0028]在上述實(shí)施例中，所述步驟(3)中的差距判斷方式為=(Qa-Qb)/QA> η或者(Tax-Tbx)/TAx> m ;作為其他實(shí)施方式，所述⑶中的差距判斷方式為:QA/QB>n或者TAx/TBx> mD
[0029]在上述實(shí)施例中，所述步驟⑴中，內(nèi)部微短路的電池A和正常電池B在室溫環(huán)境(25°C左右)下進(jìn)行充電測試，作為其他實(shí)施方式，所述充電環(huán)境為其他設(shè)定溫度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池安全性評估方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)分別對內(nèi)部微短路的電池(A)和正常電池(B)采用y倍額定持續(xù)充電電流(I)進(jìn)行充電；直到電池電壓達(dá)到上限電壓； (2)分別監(jiān)測兩只電池在整個充電過程中各個不同位置的溫度，選取內(nèi)部微短路電池(A)在充電過程中的最高溫度(Tax)并記錄該溫度對應(yīng)的最大測溫點(diǎn)；選取正常電池(B)在該最大測溫點(diǎn)的溫度(Tbx)，并判斷Tax與T Bx的差距；或分別監(jiān)測兩只電池的累積發(fā)熱量(Qa)和(Qb);并判斷Qa與Q B的差距； (3)逐步增加充電電流(I)的大小，重復(fù)(2)、(3)步驟，直至差距達(dá)到設(shè)定要求時，停止試驗(yàn)；記錄此時的基準(zhǔn)充電電流(1_)的大小，及此時正常電池⑶在最大測溫點(diǎn)的基準(zhǔn)溫度(T1bx)或基準(zhǔn)發(fā)熱量(Q1b)； (4)對同體系同型號的待測電池采用基準(zhǔn)充電電流(1_)進(jìn)行充電測試，記錄測試過程中最大測溫點(diǎn)的溫度(T)或發(fā)熱量(Q);如果被測電池試驗(yàn)監(jiān)測溫度與基準(zhǔn)溫度相比，或發(fā)熱量與基準(zhǔn)發(fā)熱量相比的差距達(dá)到設(shè)定要求時；則可以判定該電池為問題電池，否則，為正常電池。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池安全性評估方法，其特征在于:所述步驟(I)中的y倍為2倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池安全性評估方法，其特征在于:所述步驟(3)中的差距判斷方式為:(Qa-Qb)/Qa> η 或者(Τ Ax-TBx)/TAx> m ;所述 n、m 的范圍為 0.33-0.67。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池安全性評估方法，其特征在于:所述步驟(I)在室溫條件下對兩只電池進(jìn)行充電。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電池安全性評估方法，包括以下步驟：(1)對微短路電池A和正常電池B采用y倍額定電流I進(jìn)行充電；(2)監(jiān)測兩只電池在充電過程中各位置溫度，選取A的最高溫度TAx和B在對應(yīng)位置的溫度TBx，判斷TAx與TBx差距；或監(jiān)測兩只電池發(fā)熱量QA和QB；判斷QA與QB差距；(3)加大電流I，重復(fù)(2)、(3)步驟，直至差距達(dá)到要求，停止試驗(yàn)；記錄此時基準(zhǔn)電流Imax，及B在對應(yīng)位置的基準(zhǔn)溫度或基準(zhǔn)發(fā)熱量；(4)對待測電池采用基準(zhǔn)電流Imax測試，記錄對應(yīng)位置的溫度T或發(fā)熱量Q；若被測電池溫度與基準(zhǔn)溫度相比，或發(fā)熱量與基準(zhǔn)發(fā)熱量相比的差距達(dá)到要求；判定該電池為問題電池。能夠快速篩選出問題電池，有效避免問題電池帶來的安全性問題。
【IPC分類】G01R31/36
【公開號】CN105158694
【申請?zhí)枴緾N201510492351
【發(fā)明人】孫艷艷, 李敬磊, 曹瑞中
【申請人】鄭州宇通客車股份有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月12日