动力电池热失控安全性能预测方法、装置及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种动力电池热失控安全性能预测方法、装置及计算机可读存储介质，所述方法包括步骤：S10，获取第一动力电池的电池初始温度；S20，选取所述第一动力电池受热冲击的时间长度，基于动力电池热失控模型，依据所述电池初始温度，计算所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度；S30，将所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度与热失控标准值比较，判断所述第一动力电池是否热失控。通过所述动力电池热失控模型对所述第一动电池进行热失控判断，可以减少电池材料的浪费，节约成本。有利于提高电池设计的开发效率。

【技术实现步骤摘要】
动力电池热失控安全性能预测方法、装置及计算机可读存储介质
本申请涉及电池领域，特别是涉及一种动力电池热失控安全性能预测方法、装置及计算机可读存储介质。
技术介绍
电动汽车是新能源汽车的主体，动力电池是电动汽车的核心能量源。锂离子动力电池(以下简称“动力电池”)具有能量/功率密度高、使用寿命长的优势，是目前应用最广泛的车用化学动力源。由于车载空间有限，为增加电动汽车的续航里程，除了在有限车载空间内多装动力电池之外，更要提高动力电池的比能量。为了提升电池的比能量，研究人员开发了各种各样的新材料体系。然而，这些新材料体系用于大规模产业化的电池时，需要满足一系列的行业标准，包括寿命标准和安全标准等。其中，由于更高比能量的动力电池在发生安全事故时，其热失控释放的能量更加集中，高比能量动力电池的设计开发过程中，必须保证大规模量产后的电池的热失控安全性能。一般来说，当评价一种新型电池材料的热失控安全性能时，电池设计者需要生产一定数量(几十节)的包含该材料的电池，然后通过对电池进行一系列的安全测试，才能对该电池材料的热失控安全性能进行评估。这种传统的通过实验来评估电池热失控安全性能的方法要求电池设计者必须组装出动力电池，并进行大量的安全测试，需要耗费约几公斤的电极材料，并且花费大量的人力物力来进行电池制备和安全测试，不利于提升电池设计开发的效率。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的动力电池热失控评价方法耗费材料多，电池开发效率低的问题，提供一种动力电池热失控安全性能预测方法、装置及计算机可读存储介质。一种动力电池热失控安全性能预测方法，包括：S10，获取第一动力电池的电池初始温度；S20，选取所述第一动力电池受热冲击的时间长度，基于动力电池热失控模型，依据所述电池初始温度，计算所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度；以及S30，将所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度与热失控标准值比较，判断所述第一动力电池是否热失控。在一个实施例中，所述S20中，所述动力电池热失控模型的建立方法包括：S210，制备第二动力电池；S220，拆解充满电的所述第二动力电池，获得正极材料和负极材料以制备测试样品；S230，对所述测试样品进行扫描量热测试，获得所述测试样品的测试样品试验温度数据和测试样品试验产热功率数据；S240，基于所述测试样品试验温度数据和所述测试样品试验产热功率数据，计算所述测试样品反应的动力学参数值；以及S250，基于反应动力学方程、利用质量守恒原理、能量守恒方程和所述动力学参数值，建立所述动力电池热失控模型。在一个实施例中，所述第二动力电池包括第二电解液，所述测试样品包括：所述第二电解液、所述正极材料和所述负极材料组成的第一样品；所述第二电解液和所述正极材料组成的第二样品；所述负极材料和所述第二电解液组成的第三样品；以及所述正极材料和所述负极材料组成的第四样品。在一个实施例中，所述S230包括：S231，选取一个升温速率值，依据所述一个升温速率值对所述第一样品、所述第二样品、所述第三样品以及所述第四样品分别进行一组升温扫描量热测试，以获得一组第一测试样品试验温度数据，以及一组与所述第一测试样品试验温度数据对应的第一测试样品试验产热功率数据；S232，基于所述第一测试样品试验温度数据和所述第一测试样品试验产热功率数据对所述第一样品、所述第二样品、所述第三样品以及所述第四样品进行筛选，并选出主要产热反应样品；以及S233，选取多个升温速率值，依据所述多个升温速率值对所述主要产热反应样品分别进行多组升温速率扫描测试，以获得多组第二测试样品试验温度数据，以及多组与所述第二测试样品试验温度数据一一对应的第二测试样品试验产热功率数据。在一个实施例中，所述S240包括：S241，基于所述多组第二测试样品试验温度数据，以及多组与所述第二测试样品试验温度数据一一对应的第二测试样品试验产热功率数据，获得多组所述第二测试样品试验温度数据和所述第二测试样品试验产热功率数据的温度-功率关系曲线；S242，基于所述温度-功率关系曲线获取每个所述主要产热反应样品的放热反应的数量；S243，根据质量守恒方程、放热功率计算公式、产热功率计算公式、所述反应动力学方程、所述温度-功率关系曲线、每个所述主要产热反应样品的放热反应数量，利用数值优化方法计算每个所述主要产热反应样品的放热反应的所述动力学参数值。在一个实施例中，所述反应动力学方程为：其中，x代表测试样品中的放热反应；cx代表放热反应的反应物的归一化浓度，单位是1；Ax代表反应的前向因子，单位是s-1；Ea，x代表反应的活化能，单位是J·mol-1；R为理想气体常数8.314J·mol-1·K-1；nx为反应的级数，单位是1；其中，Ax，Ea，x和nx为放热反应x的反应动力学参数，T为反应温度。在一个实施例中，所述质量守恒方程为：其中，cx代表放热反应的反应物的归一化浓度，单位是1。在一个实施例中，所述放热功率计算公式为：其中，Qx代表放热反应x的放热功率，m为正极、负极与电解液的质量之和，单位是g，Hx为反应x的反应焓，单位为J·g-1。在一个实施例中，所述产热功率计算公式为：Qy＝Qy_1+Qy_2+Qy_3+…(4)公式中，y代表代表所述主要产热反应样品，y_1、y_2、y_3代表所述主要产热反应样品中的反应。在一个实施例中，依据所述能量守恒方程，所述动力电池的温升速率为：其中，h为电池与环境之间的对流换热系数，A为热交换面积，TA为环境温度，T为电池温度，M为所述第二动力电池的质量，Q为各个主要反应释放的热量之和，满足下式：其中，Qx通过联立(1)～(3)式计算得到；所述动力电池热失控模型为：T0为所述电池初始温度，T1为所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度。一种动力电池热失控安全性能预测装置，包括动力电池热失控安全性能预测设备和计算机，其中计算机包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时采用动力电池热失控安全性能预测方法，所述方法包括：S10，获取第一动力电池的电池初始温度；S20，选取所述第一动力电池受热冲击的时间长度，基于动力电池热失控模型，依据所述电池初始温度，计算所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度；以及S30，将所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度与热失控标准值比较，判断所述第一动力电池是否热失控。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可用于执行所述方法的步骤。本申请提供的动力电池热失控安全性能预测方法，首先获取第一动力电池的电池初始温度。然后选取所述第一动力电池受热冲击的时间长度。基于动力电池热失控模型，依据所述电池初始温度，计算所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度。最后将所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度与热失控标准值比较，判断所述第一动力电池是否热失控。通过所述动力电池热失控模型对所述第一动电池进行热失控判断，可以减少电池材料的浪费，节约成本。有利于提高电池设计的开发效率。附图说明图1为本申请实施例提供的动力电池热失控安全性能预测方法流程图；图2为本申请实施例提供的测试样品在单一升温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池热失控安全性能预测方法，其特征在于，包括：S10，获取第一动力电池的电池初始温度；S20，选取所述第一动力电池受热冲击的时间长度，基于动力电池热失控模型，依据所述电池初始温度，计算所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度；以及S30，将所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度与热失控标准值比较，判断所述第一动力电池是否热失控。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池热失控安全性能预测方法，其特征在于，包括：S10，获取第一动力电池的电池初始温度；S20，选取所述第一动力电池受热冲击的时间长度，基于动力电池热失控模型，依据所述电池初始温度，计算所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度；以及S30，将所述第一动力电池在受到所述时间长度的热冲击后的温度与热失控标准值比较，判断所述第一动力电池是否热失控。2.如权利要求1所述的动力电池热失控安全性能预测方法，其特征在于，所述S20中，所述动力电池热失控模型的建立方法包括：S210，制备第二动力电池；S220，拆解充满电的所述第二动力电池，获得正极材料和负极材料以制备测试样品；S230，对所述测试样品进行扫描量热测试，获得所述测试样品的测试样品试验温度数据和测试样品试验产热功率数据；S240，基于所述测试样品试验温度数据和所述测试样品试验产热功率数据，计算所述测试样品反应的动力学参数值；以及S250，基于反应动力学方程、利用质量守恒原理、能量守恒方程和所述动力学参数值，建立所述动力电池热失控模型。3.如权利要求2所述的动力电池热失控安全性能预测方法，其特征在于，所述第二动力电池包括第二电解液，所述测试样品包括：所述第二电解液、所述正极材料和所述负极材料组成的第一样品；所述第二电解液和所述正极材料组成的第二样品；所述负极材料和所述第二电解液组成的第三样品；以及所述正极材料和所述负极材料组成的第四样品。4.如权利要求3所述的动力电池热失控安全性能预测方法，其特征在于，所述S230包括：S231，选取一个升温速率值，依据所述一个升温速率值对所述第一样品、所述第二样品、所述第三样品以及所述第四样品分别进行一组升温扫描量热测试，以获得一组第一测试样品试验温度数据，以及一组与所述第一测试样品试验温度数据对应的第一测试样品试验产热功率数据；S232，基于所述第一测试样品试验温度数据和所述第一测试样品试验产热功率数据对所述第一样品、所述第二样品、所述第三样品以及所述第四样品进行筛选，并选出主要产热反应样品；以及S233，选取多个升温速率值，依据所述多个升温速率值对所述主要产热反应样品分别进行多组升温速率扫描测试，以获得多组第二测试样品试验温度数据，以及多组与所述第二测试样品试验温度数据一一对应的第二测试样品试验产热功率数据。5.如权利要求4所述的动力电池热失控安全性能预测方法，其特征在于，所述S240包括：S241，基于所述多组第二测试样品试验温度数据，以及多组与所述第二测试样品试验温度数据一一对应的第二测试样品试验产热功率数据，获得多组所述第二测试样品试验温度数据和所述第二测试样品试验产热功率数据的温度-功率关系曲线；S242，基于所述温度-功率关系曲线获取每个所述主要产热反应样品的放热反应的数量；S243，根据质量守恒方程、放热功率计算公...

【专利技术属性】
技术研发人员：任东生，刘翔，冯旭宁，卢兰光，欧阳明高，李建秋，王烁祺，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11