[发明专利]一种基于等温量热的锂离子电池熵热系数测量方法

说明书

本发明公开了一种基于等温量热的锂离子电池熵热系数测量方法，首先根据所选待测电池的几何尺寸，选择柔性加热器和匀热块，组装后安装在等温量热腔的上下两块热沉之间。安装温度传感器，并将待测电池与外部充放电设备相连。其次设定油浴温度，将外部充放电设备设置为恒流放电模式并启动。记录该过程中的电池产热功率变化，求得系统时间常数。然后将外部充放电设备设置为脉冲充放电模式并启动。记录该过程中电池产热功率变化和流经电池的电流。最后将系统时间常数、电池产热功率、流经电池的电流和电池温度进行傅里叶分析和修正计算，得到电池熵热系数。本发明提高了电池熵热系数的测量效率，并保证了测量结果的准确性。

技术领域

本发明涉及电池热特性检测领域，具体涉及到一种基于等温量热的锂离子电池熵热系数测量方法。

背景技术

随着全球范围内的能源紧张，锂离子电池以其能量密度大、输出功率高、充放电寿命长、自放电小、绿色环保等优点在新能源领域应用广泛^[1-2]。为保证电池系统安全运行，如何对电池热失控问题进行防控，并建立全面且有效的电池安全管理系统，是当前亟待解决的难题^[3-5]。

只有根据电池在充放电过程中的产热数据，才能更好地进行针对性的热管理系统的设计。被多数学者所认可和使用的电池产热模型是由Bernardi建立的^[6]，该模型将电池产热分为两部分，一部分是由电池内部的电化学反应而产生的可逆熵变产热；另一部分是由于电池内阻而产生的不可逆热。许多研究表明可逆热对电池产热量具有重要影响^[7-8]，因此在研究电池热特性和设计电池安全管理系统时，需要将电池熵热系数考虑在内。

目前，广泛应用于电池熵热系数测量的方法是平衡电势法^[9]。平衡电势法的原理是固定电池荷电状态(SOC)改变电池所处环境温度，并测量电池在不同温度下的开路电压。通过拟合电压-温度曲线，最终得到电池在此SOC下的熵热系数。虽然此方法易于实现熵热系数的测量，但是平衡电势法在用于电池熵热系数测量时，还存在一些不足。第一，单次只能测固定SOC下的熵热系数且耗时较长。第二，由于电池本身的自放电效应，当测量时间较长时，会引入测量误差。

参考文献：

[1]Jorgensen K.Technologies for electric,hybrid and hydrogenvehicles:Electricity from renewable energy sources in transport[J].UtilitiesPolicy,16(2):72-79,2008.

[2]王青松，孙金华，何理.锂离子电池安全性特点及热模型研究[J].中国安全生产科学技术，03:19-21，2005.

[3]梁波.锂离子电池安全性能研究[M].长沙：中南大学出版社，2014.

[4]温泉，盛苗苗，董天哥.论新能源汽车锂离子电池的安全问题[J].机械制造，2019，57(1)：55-56，93.

[5]高飞朱，艳丽，齐创，等.锂离子电池安全事故激源浅析[J].电源技术，2019，43(3)：453-457.

[6]D.Bernardi,E.Pawlikowski,J.Newman.A General Energy Balance forBattery Systems[J].Journal of The Electrochemical Society,1985,132(1).

[7]Ralph E.Williford,Vilayanur V.Viswanathan,Ji-Guang Zhang.Effectsof entropy changes in anodes and cathodes on the thermal behavior of lithiumion batteries[J].Journal of Power Sources,2008,189(1).