[发明专利]基于交流阻抗的圆柱形锂离子电池热失控早期预警方法

说明书

本发明公开了基于交流阻抗的圆柱形锂离子电池热失控早期预警方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.设定测量频率f_i，获取待测锂电池的电化学阻抗谱，得到相应的阻抗测量值；S2.通过所述阻抗测量值计算出所述待测锂电池的相位角S3.根据同型号锂电池在测量频率f_i相同的情况下的相位角与电池内部温度关系标准曲线，获取所述待测锂电池的相位角所对应的所述待测锂电池内部的温度，从而实现对同型号锂电池进行早期热失控预警。本发明能够快速响应(毫秒级)，且具有较小的误差与良好的可信度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体的说是涉及基于交流阻抗的圆柱形锂离子电池热失控早期预警方法。

背景技术

自20世纪90年代索尼公司将锂离子电池实现商业化，圆柱形锂离子电池以能量密度高，工作电压高，自放电率低，循环寿命长，充放电效率高，工作温度范围宽、环境污染小、结构强度高等特点，已广泛应用于航空，电动汽车，便携式设备、机器人及大型储能设备等领域。锂离子电池是具有高能量密度的有机电解液体系，在热滥用、电滥用、机械滥用的情况下都会引发电池内部的故障甚至是失效，进而导致热失控。锂离子电池在热失控过程十分迅速，所以需要在几秒内监测内部温度变化，以确保电池安全。

锂电池内部温度异常升高是电池内部出现故障的普遍表现，但表面安装的热传感器由于传热延迟无法准确反映电池内部温度。电池内部温度超过90℃时就会有初爆的风险，内部温度超过130℃时电池就可能发生热失控，Parhizi M等[PARHIZI M,AHMED M B,JAIN A.Determination of the core temperature of a Li-ion cell during thermalrunaway[J].Journal of Power Sources，2017，370：27-35.]根据锂离子电池的热特性以及热失控过程中化学反应动力学特征，建立了基于热传导分析的电池内部温度追踪模型。通过实验与仿真发现，热失控期间锂离子电池内部温度比表面温度高近500℃。所以监测电池内部温度是很有必要的。然目前绝大部分的监测手段依赖于监视外部参数(如电压、电流和电池表面温度)以监测电池的安全性、可靠性，无法准确、快速的监测电池的内部情况。

因此，如何提供一种快速准确的基于交流阻抗的圆柱形锂离子电池热失控早期预警方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于交流阻抗的圆柱形锂离子电池热失控早期预警方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于交流阻抗的圆柱形锂离子电池热失控早期预警方法，包括以下步骤：

S1.设定测量频率f_i，获取待测锂电池的电化学阻抗谱，得到相应的阻抗测量值；

S2.通过所述阻抗测量值计算出所述待测锂电池的相位角

S3.根据同型号锂电池在测量频率f_i相同的情况下的相位角与电池内部温度关系标准曲线，获取所述待测锂电池的相位角所对应的所述待测锂电池内部的温度，从而实现对同型号锂电池进行早期热失控预警。

优选的，S1中测量待测锂电池的电化学阻抗谱的具体内容为：

对阻抗测试仪进行调零；将待测锂电池通过导线与所述阻抗测试仪相连，获取电化学阻抗谱，从而得到阻抗测量值。

优选的，所述导线为单股纯铜线，且所述待测锂电池与所述阻抗测试仪采用锡焊连接。

优选的，S2中通过所述阻抗测量值计算所述待测锂电池的相位角的具体方法为：

|Z|＝[(Z′)2+(Z″)2]1/2