[发明专利]一种锂电池安全性的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池检测技术领域，具体涉及一种锂电池安全性的检测方法。

背景技术

锂电池的广泛应用大大造福了人们的日常生活，其安全性能越来越受到广泛关注。目前商品化的锂电池大多使用易燃的有机电解液，具有潜在的危险性，如：可燃性、易着火性和可爆炸性。在设计或者制造中，如果存在一些潜在的结构缺陷，就可能造成严重的安全事故，即使是小的手机电池也可能引发火灾甚至爆炸，对于以锂电池作为动力源的电动汽车，安全问题更加需要重视。然而近年来，锂电池安全性能的相关检验方法几乎一成不变，“检不出、检不准、检不快”的问题在锂电池安全性能检验领域尤其突出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对锂电池进行快速检测的锂电池安全性的检测方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种锂电池安全性的检测方法，包括以下步骤：

（1）将二个超音波探头分别贴附于一锂电池的二侧；利用超音波探头对该锂电池传递一非破坏性的检测超音波信号，并由该二个超音波探头感测来自该锂电池的一共振压力波信号，该检测超音波信号系经穿透及反射于该锂电池中；

（2）对上述锂电池以预定大小的电流进行恒流恒压充电，直到充电至电池的电压上限，然后再恒压充电至充电电流小于预设数值，放置一段时间后，恒流放电至电池的电压下限，然后根据放电时间和恒流放电电流的大小，判断充电和放电是否正常，若充放电正常，则进行下一步骤；

（3）根据多孔介质均匀化理论简化所述锂电池中电极的复杂孔隙结构，建立锂电池在工作过程中遵循的电荷守恒模型、质量守恒模型和电化学反应动力学模型；

（4）根据所述模型仿真所述锂电池在充电与过充电过程中的电性能与电化学性能；

（5）基于所述锂电池工作过程中电子导电、离子导电、接触电阻、电化学反应以及熵变化所产生的电池内能变化，建立锂电池工作过程中的的热学模型，对所述锂电池的产热过程进行三维仿真，获取温度变化仿真曲线；

（6）对所述锂电池进行充电与过充电，测量在充电与过充电过程中所述锂电池实际的温度变化曲线以及电压变化曲线；

（7）设定热电检测中的温度阈值与电压阈值，将所述温度变化曲线与所述温度阈值及所述温度变化仿真曲线比较，并将所述电压变化曲线与所述电压阈值比较，检测所述锂电池的过充安全性能。

进一步的，所述锂电池的过充安全性能的判断包括：若所述温度变化曲线与所述温度变化仿真曲线吻合，且所述温度变化曲线未超过所述温度阈值，所述电压变化曲线未超过所述电压阈值，则判断所述锂电池符合安全性能要求；若所述温度变化曲线与所述温度变化仿真曲线不吻合，但所述温度变化曲线未超过所述温度阈值，所述电压变化曲线未超过所述电压阈值，则判断所述锂电池符合存在内部不均匀的缺陷；若所述温度变化曲线与所述温度变化仿真曲线不吻合且所述温度变化曲线超过所述温度阈值，或者所述电压变化曲线超过所述电压阈值，则判断所述锂电池不符合安全性能要求。

由上述技术方案可知，本发明通过超音波信号、充放电检测，并结合锂电池过充电安全性能的检测，将锂电池的热效应、电化学性能联系起来，以及引入了热学模型，实现了一种锂电池过充安全性能的快速筛选方法。

具体实施方式

一种锂电池安全性的检测方法，包括以下步骤：

（1）将二个超音波探头分别贴附于一锂电池的二侧；利用超音波探头对该锂电池传递一非破坏性的检测超音波信号，并由该二个超音波探头感测来自该锂电池的一共振压力波信号，该检测超音波信号系经穿透及反射于该锂电池中；

（2）对上述锂电池以预定大小的电流进行恒流恒压充电，直到充电至电池的电压上限，然后再恒压充电至充电电流小于预设数值，放置一段时间后，恒流放电至电池的电压下限，然后根据放电时间和恒流放电电流的大小，判断充电和放电是否正常，若充放电正常，则进行下一步骤；

（3）根据多孔介质均匀化理论简化所述锂电池中电极的复杂孔隙结构，建立锂电池在工作过程中遵循的电荷守恒模型、质量守恒模型和电化学反应动力学模型；

（4）根据所述模型仿真所述锂电池在充电与过充电过程中的电性能与电化学性能；

（5）基于所述锂电池工作过程中电子导电、离子导电、接触电阻、电化学反应以及熵变化所产生的电池内能变化，建立锂电池工作过程中的的热学模型，对所述锂电池的产热过程进行三维仿真，获取温度变化仿真曲线；

（6）对所述锂电池进行充电与过充电，测量在充电与过充电过程中所述锂电池实际的温度变化曲线以及电压变化曲线；