[发明专利]基于拉曼光谱的锂离子电池热失控动态预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于拉曼光谱的锂离子电池热失控动态预警系统，其特征在于，包括：依次连接的激光器(1)、拉曼探头(2)、空芯光纤波导(3)、单色仪(4)、分光光路(5)、光电检测器件(6)和嵌入式计算机(7)；

所述空芯光纤波导(3)作为气体池，并实时采集锂离子电池周围环境中的气体；

所述拉曼探头(2)与所述空芯光纤波导(3)耦合连接；所述拉曼探头(2)具有输入光纤(8)和接收光纤(9)；所述激光器(1)发出的激发光通过所述输入光纤(8)传输至所述空芯光纤波导(3)中，生成拉曼光谱散射光；拉曼光谱散射光经所述接收光纤(9)收集后，依次经所述单色仪(4)和所述分光光路(5)后传输至所述光电检测器件(6)，生成光谱数据，并传输至所述嵌入式计算机(7)；

所述嵌入式计算机(7)对所述光谱数据进行数据分析，并动态计算被监测气体种类的浓度变化和浓度变化率，在气体浓度和气体浓度的变化率超出阈值时，发出锂离子电池热失控警报。

2.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的锂离子电池热失控动态预警系统，其特征在于，所述空芯光纤波导(3)的两端分别连接有进气道(10)和出气口(11)；锂离子电池周围环境中的气体经所述进气道(10)进入所述空芯光纤波导(3)，再经所述出气口(11)排出所述空芯光纤波导(3)。

3.根据权利要求2所述的一种基于拉曼光谱的锂离子电池热失控动态预警系统，其特征在于，所述进气道(10)上自其采样口向所述空心玻纤波导(3)的方向依次安装有除湿过滤单元(12)、压力调控单元(13)和温度调控单元(14)；所述除湿过滤单元(12)用于除去气体中的水分和杂质；所述压力调控单元(13)用于使所述进气道中的气体保持恒压状态；所述温度调控单元(14)用于使所述进气道中的气体保持恒温状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的锂离子电池热失控动态预警系统，其特征在于，所述空芯光纤波导(3)的外周侧涂覆有Ag/AgI复合涂层。

5.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的锂离子电池热失控动态预警系统，其特征在于，所述嵌入式计算机(7)还对所述光谱数据进行实时存储，并生成拉曼光谱进行显示；所述拉曼光谱用于表征锂离子电池周围环境中的被监测气体种类和浓度变化。

6.一种基于拉曼光谱的锂离子电池热失控动态预警方法，其适用于如权利要求1-5任一项所述的基于拉曼光谱的锂离子电池热失控动态预警系统，其特征在于，包括以下步骤：

以流经所述空芯光纤波导的气体种类组分和浓度变化作为锂离子电池热失控情况的评判依据；

基于气体组分和浓度变化构建锂离子电池热失控发展过程的电池状态模型和热失控预警模型；

基于所述锂离子电池热失控发展过程的电池状态模型实时监测锂离子电池周围环境中的气体种类和浓度变化，并动态计算气体浓度变化率，根据气体浓度变化和气体浓度变化率预估锂离子电池的热失控状态；

基于所述热失控预警模型实时计算各种被监测气体的气体浓度和浓度变化率是否达到阈值，并在超出阈值时，发出热失控警报。