Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN111397751B - 锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统 - Google Patents

锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111397751B
CN111397751B CN202010100826.0A CN202010100826A CN111397751B CN 111397751 B CN111397751 B CN 111397751B CN 202010100826 A CN202010100826 A CN 202010100826A CN 111397751 B CN111397751 B CN 111397751B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium ion
power battery
ion power
tested
thermocouple
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010100826.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111397751A (zh
Inventor
王淮斌
冯旭宁
金昌勇
卢兰光
欧阳明高
王贺武
韩雪冰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202010100826.0A priority Critical patent/CN111397751B/zh
Publication of CN111397751A publication Critical patent/CN111397751A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111397751B publication Critical patent/CN111397751B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本申请涉及一种锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统。所述锂离子动力电池内部温度测试方法，包括提供待测锂离子动力电池，所述待测锂离子动力电池为方型锂离子电池，对所述待测锂离子动力电池放电至荷电状态为0％；向所述待测锂离子动力电池中放置热电偶；确认放置所述热电偶之后的所述待测锂离子动力电池没有内短路现象；对放置所述热电偶之后的所述待测锂离子动力电池进行内部温度测试。所述锂离子动力电池内部温度测试方法，既能满足锂离子动力电池热管理低温测试需要，又能准确测试锂离子动力电池热失控时的内部高温。

Description

锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统
技术领域
本申请涉及新能源汽车领域，特别是涉及一种锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统。
背景技术
目前,锂离子动力电池热管理系统往往根据表面温度做出主动控制反应，然而，锂离子动力电池在正常工作过程中，特别是在电池发生热失控时，电池表面温度和电池内部温度存在较大差异。比如,镍钴锰(NCM)三元锂离子电池内部温度和电池表面温度差异可达400℃以上。此外，在开展锂离子动力电池热安全相关的模型研究时，也是根据表面温度标定模型精度，一旦电池表面温度与电池内部温度存在较大差异，相关的模型研究就不能准确得出锂离子动力电池热安全性。
目前，对于锂离子动力电池内部温度的测试方法有将热敏感试纸经过薄膜密封后放置到正极片和/或负极片上。然而，这方法仅能测试锂离子动力电池在不同倍率充电和/或放电时的内部温度，测试温度大多在70℃以下。此外，也有一些文献报道，通过锂离子动力电池表面温度测试和传热计算估算锂离子动力电池内部温度的做法。这种估算方法误差较大，不能准确反映锂离子动力电池内部温度。
发明内容
基于此，有必要针对传统方案中不能对锂离子动力电池内部温度进行准确测试的问题,提供一种锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统。
本申请中提供一种锂离子动力电池内部温度测试方法，包括：
提供待测锂离子动力电池，所述待测锂离子动力电池为方型锂离子电池，对所述待测锂离子动力电池放电至荷电状态为0％；
向所述待测锂离子动力电池中放置热电偶；
确认放置所述热电偶之后的所述待测锂离子动力电池没有内短路现象；
对放置所述热电偶之后的所述待测锂离子动力电池进行内部温度测试。
在一个实施例中，所述内部温度测试包括内置热电偶的容量测试、开路电压、等效内阻测试、充放电的内部温度温升测试和热失控内部温度测试。
在一个实施例中，向所述待测锂离子动力电池中放置热电偶的步骤包括：
在所述待测锂离子动力电池的第二表面确定第一开孔，并将热电偶固定设置于所述第一开孔内；
对所述第一开孔进行封堵，并将所述待测锂离子动力电池自然风干。
在一个实施例中，在所述待测锂离子动力电池的第二表面确定第一开孔的步骤包括：
确认所述第二表面的中心点；
确认第三表面的中心点和第四表面的中心点，所述第三表面与所述第四表面平行，所述第三表面与所述第二表面垂直；
沿着所述第三表面确定所述第二表面到第三表面的中心点的距离为第一距离；
以所述第二表面的中心点为起点，以所述第一距离为延伸距离，开设所述第一开孔。
在一个实施例中，将热电偶固定设置于所述第一开孔内的步骤包括：
采用绝缘钨钢针深入所述第一开孔，使得所述绝缘钨钢针位于所述待测锂离子动力电池的电池卷芯的中间位置；
将所述绝缘钨钢针从所述第一开孔撤出，以完成对所述第一开孔通道的扩充；
将所述热电偶植入所述待测锂离子动力电池的电池卷芯的中间位置，并固定所述热电偶。
在一个实施例中，确认所述待测锂离子动力电池没有内短路现象的步骤包括：
采用万能表测试放置所述热电偶之后的所述待测锂离子动力电池的电池电压；
若放置所述热电偶之后的所述待测锂离子动力电池的电池电压在预设范围内，则确定放置所述热电偶之后的所述待测锂离子动力电池无内短路发生。
在一个实施例中，所述热电偶为采用聚酰亚胺胶带包覆的铠装热电偶探针。
一种锂离子动力电池内部温度测试系统，包括：
放置热电偶之后的待测锂离子动力电池，所述热电偶放置于所述待测锂离子动力电池的电池卷芯的中间位置；
短路检测装置，与所述放置热电偶之后的待测锂离子动力电池电连接，用于检测所述放置热电偶之后的待测锂离子动力电池是否发生内断路；以及
内部温度测试装置，与所述放置热电偶之后的待测锂离子动力电池电连接，用于检测不同状态下所述放置热电偶之后的待测锂离子动力电池的内部温度。
在一个实施例中，所述内部温度测试装置包括内置热电偶的容量测试装置、开路电压测试装置、等效内阻测试装置、充放电的内部温度温升测试装置和热失控内部温度测试装置。
在一个实施例中，还包括：
孔径钻取装置，用于在所述待测锂离子动力电池的第二表面确定第一开孔。
在一个实施例中，还包括：
绝缘钨钢针，用于深入所述第一开孔，使得所述绝缘钨钢针位于所述待测锂离子动力电池的电池卷芯的中间位置，再将所述绝缘钨钢针从所述第一开孔撤出，以完成对所述第一开孔通道的扩充。
本申请提供一种锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统。所述锂离子动力电池内部温度测试方法，包括提供待测锂离子动力电池，所述待测锂离子动力电池为方型锂离子电池，对所述待测锂离子动力电池放电至荷电状态为0％；向所述待测锂离子动力电池中放置热电偶；确认放置所述热电偶之后的所述待测锂离子动力电池没有内短路现象；对放置所述热电偶之后的所述待测锂离子动力电池进行内部温度测试。所述锂离子动力电池内部温度测试方法，既能满足锂离子动力电池热管理低温测试需要，又能准确测试锂离子动力电池热失控时的内部高温。采用所述锂离子动力电池内部温度测试方法，精准测试锂离子电池内部温度，深入了解锂离子电池内部与锂离子电池表面温度之间的差异对于锂离子电池热管理的设计、提升热模型和热失控模型的精度具有重要的现实意义。
附图说明
图1为本申请一个实施例中提供的锂离子动力电池内部温度测试方法流程示意图；
图2为本申请一个实施例中提供的内置热电偶的锂离子动力电池的结构示意图；
图3为本申请一个实施例中提供的内置热电偶容量测试曲线图；
图4为本申请一个实施例中提供的内置热电偶前后锂离子动力电池OCV曲线；
图5为本申请一个实施例中提供的内置热电偶前后锂离子动力电池等效内阻对比图；
图6为本申请一个实施例中提供的内置热电偶1C充放电内外温升对比；
图7为本申请一个实施例中提供的内置热电偶锂离子动力电池绝热环境热失控测试内外温升对比。
附图标号说明：
待测锂离子动力电池10
热电偶20
第二表面12
第一开孔121
第一表面11 正极极耳111 负极极耳112 喷阀孔113
第三表面13
第四表面14
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
请参阅图1，本申请提供一种锂离子动力电池内部温度测试方法。所述锂离子动力电池内部温度测试方法包括：
S100，提供待测锂离子动力电池10。所述待测锂离子动力电池10为方型锂离子电池，对所述待测锂离子动力电池10放电至荷电状态为0％。荷电状态一般简称SOC。一般的，方型锂离子电池具有六个表面。如图2所示，方型锂离子电池的第一表面11具有正极极耳111、负极极耳112和喷阀孔113。所述第一表面11为所述待测锂离子动力电池的顶盖。
S200，向所述待测锂离子动力电池中放置热电偶20。本步骤中，向所述待测锂离子动力电池中放置热电偶20的方法可以有多种。比如在形成所述待测锂离子动力电池的过程中向所述待测锂离子动力电池的电池卷芯中放置热电偶20。或者在已经形成所述待测锂离子动力电池之后，向所述所述待测锂离子动力电池的电池卷芯中放置热电偶20。
S300，确认放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池没有内短路现象。本步骤中，在确认放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池安全之后才可以对放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池进行后续的测试。本步骤中，还可以包括确认放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池，除内短路之外的其他安全测试是否通过。
S400，对放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池进行内部温度测试。本步骤中的，内部温度测试包括放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池在不同状态下的电流、电压、电池容量、等效内阻、温度及温度变化率。
本实施例中提供一种锂离子动力电池内部温度测试方法，包括提供待测锂离子动力电池10。所述待测锂离子动力电池10为方型锂离子电池，对所述待测锂离子动力电池10放电至荷电状态为0％。向所述待测锂离子动力电池中放置热电偶20。确认放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池没有内短路现象。对放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池进行内部温度测试。所述锂离子动力电池内部温度测试方法，既能满足锂离子动力电池热管理低温测试需要，又能准确测试锂离子动力电池热失控时的内部高温。采用所述锂离子动力电池内部温度测试方法，精准测试锂离子电池内部温度，深入了解锂离子电池内部与锂离子电池表面温度之间的差异对于锂离子电池热管理的设计、提升热模型和热失控模型的精度具有重要的现实意义。
在一个实施例中，所述内部温度测试包括内置热电偶的容量测试、开路电压、等效内阻测试、不同倍率下充放电的内部温度温升测试和热失控内部温度测试。
本实施例中，具体的实验测试步骤可以根据具体的实验设计需求进行选择性的设置。具体可参见下述的具体实施例。
请参阅图2，在一个实施例中，向所述待测锂离子动力电池中放置热电偶20的步骤包括：
在所述待测锂离子动力电池的第二表面12确定第一开孔121，并将热电偶20固定设置于所述第一开孔121内。本步骤中，所述第一开孔121是垂直于所述第二表面12设置的。所述第一开孔121的直径可以根据后续要插入的所述热电偶20的尺寸参数进行确定。
对所述第一开孔121进行封堵，并将所述待测锂离子动力电池常温下自然风干。本步骤中，对所述第一开孔121进行封堵是为了保证后续温度测试的安全性及准确性。
本实施例中，将所述热电偶20放入所述第一开孔121中，并对所述第一开孔121进行封堵，可以保证后续温度测试的安全性及准确性。
在一个实施例中，在所述待测锂离子动力电池的第二表面12确定第一开孔121的步骤包括：
确认所述第二表面12的中心点。所述第二表面12为放置热电偶的表面。所述第二表面12的中心点可以通过两条对角线交叉形成。
确认第三表面13的中心点和第四表面14的中心点，所述第三表面13与所述第四表面14平行，所述第三表面13与所述第二表面12垂直。本步骤中，所述第三表面13的中心点的确认可以通过所述第三表面13的两条对角线交叉形成。所述第四表面14的中心点的确认可以通过所述第四表面14的两条对角线交叉形成。
沿着所述第三表面13确定所述第二表面12到第三表面13的中心点的距离为第一距离。以所述第二表面12的中心点为起点，以所述第一距离为延伸距离，开设所述第一开孔121。
本实施例中，提供了确定所述第一开孔121的具体步骤，可以更准确的确认所述第一开孔121的具体位置，避免了后续内部温度测试过程中安全隐患的发生。
在一个实施例中，将热电偶20固定设置于所述第一开孔121内的步骤包括：
采用绝缘钨钢针深入所述第一开孔121，使得所述绝缘钨钢针位于所述待测锂离子动力电池的电池卷芯的中间位置。
将所述绝缘钨钢针从所述第一开孔121撤出，以完成对所述第一开孔121通道的扩充。
将所述热电偶20植入所述待测锂离子动力电池的电池卷芯的中间位置，并固定所述热电偶20。
本实施例中，提供了一种扩充所述第一开孔121通道的方法。由于所述热电偶20本身易弯折，在放置所述热电偶20之前，扩充所述第一开孔121通道可以有效地避免所述热电偶20的损坏。
在一个实施例中，确认所述待测锂离子动力电池没有内短路现象的步骤包括：
采用万能表测试放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池的电池电压。
若放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池的电池电压在预设范围内，则确定放置所述热电偶20之后的所述待测锂离子动力电池无内短路发生。
本实施例中，确认所述待测锂离子动力电池无内短路发生是十分必要的，一旦所述待测锂离子动力电池有内短路发生，将会带来直接的设备损失和人员伤亡。
在一个实施例中，所述热电偶20为采用聚酰亚胺胶带包覆的铠装热电偶探针。本实施例中，可以采用聚酰亚胺胶带对内置热电偶的正极和负极分别进行包覆。
本申请还提供一种锂离子动力电池内部温度测试系统。所述锂离子动力电池内部温度测试系统包括：
放置热电偶之后的待测锂离子动力电池10，所述热电偶放置于所述待测锂离子动力电池的电池卷芯的中间位置。
短路检测装置，与所述放置热电偶之后的待测锂离子动力电池电连接，用于检测所述放置热电偶之后的待测锂离子动力电池是否发生内断路。
内部温度测试装置，与所述放置热电偶之后的待测锂离子动力电池电连接，用于检测不同状态下所述放置热电偶之后的待测锂离子动力电池的内部温度。
本实施例中，所述锂离子动力电池内部温度测试系统包括：放置热电偶之后的待测锂离子动力电池10、短路检测装置和内部温度测试装置。其中，短路检测装置和内部温度测试装置分别在不同的阶段与所述放置热电偶之后的待测锂离子动力电池10电连接。所述锂离子动力电池内部温度测试系统既能满足锂离子动力电池热管理低温测试需要，又能准确测试锂离子动力电池热失控时的内部高温。采用所述锂离子动力电池内部温度测试系统可以精准测试锂离子电池内部温度，深入了解锂离子电池内部与锂离子电池表面温度之间的差异对于锂离子电池热管理的设计、提升热模型和热失控模型的精度具有重要的现实意义。
在一个实施例中，所述内部温度测试装置包括内置热电偶的容量测试装置、开路电压测试装置、等效内阻测试装置、不同倍率下充放电的内部温度温升测试装置和热失控内部温度测试装置。
在一个实施例中，所述锂离子动力电池内部温度测试系统还包括：孔径钻取装置。所述孔径钻取装置，用于在所述待测锂离子动力电池的第二表面12确定第一开孔121。
本实施例中，所述孔径钻取装置可以为台钻。所述台钻包括多种不同直径的钻头。
在一个实施例中，所述锂离子动力电池内部温度测试系统，还包括：绝缘钨钢针。所述绝缘钨钢针用于深入所述第一开孔121，使得所述绝缘钨钢针位于所述待测锂离子动力电池的电池卷芯的中间位置，再将所述绝缘钨钢针从所述第一开孔121撤出，以完成对所述第一开孔121通道的扩充。
本申请一个具体的实施例中，提供一种锂离子动力电池的内部温度测试方法，该测试方法能够精确测量锂离子动力电池内部温度。并且，该测试方法能够准确测试不同倍率下充放电电池内部温度及电池热失控时内部温度。
所述测试方法在实施过程中用到台钻、绝缘钨钢针、K型铠装热电偶、聚酰亚胺胶带、AB耐高温封堵胶。
所述台钻是220V微型台钻，所述台钻的钻速可达0r/min-11000r/min。所述台钻的操作区域高度不能小于40cm，所述台钻至少包含直径为1mm的钻头1个，直径为1.5mm的钻头1个，直径为2mm的钻头1个。
所述绝缘钨钢针的硬度需要达到90HRC-95HRC，所述绝缘钨钢针的抗弯强度4500Mpa。所述绝缘钨钢针的直径1mm，所述绝缘钨钢针的长度10cm，所述绝缘钨钢针的表面和两端经过绝缘镀膜处理。
所述K型铠装热电偶的直径≤0.5mm，所述K型铠装热电偶的测试温度范围0℃-1100℃。所述K型铠装热电偶的探针长度大于300mm，所述K型铠装热电偶的引线长度大于或等于2m。
所述聚酰亚胺胶带的厚度是0.055mm±0.005mm。所述聚酰亚胺胶带的耐温250℃-300℃。所述聚酰亚胺胶带具有绝缘耐腐蚀特性。
所述AB耐高温封堵胶的使用温度范围是-80℃至+1300℃。所述AB耐高温封堵胶的抗拉强度为0.45MPA。所述AB耐高温封堵胶在常温下24小时可以自然固化。
本申请一个具体的实施例中，在所述待测锂离子动力电池10的侧面(所述第二表面12)中间位置使用台钻开孔，直径小于2mm，将直径为0.5mm的K型铠装热电偶(可以是图2中所示的所述热电偶20)通过开孔处植入所述待测锂离子动力电池10的电池卷芯之间位置，可以有效的避免内置温度传感器引起容量衰减等问题。内置的所述热电偶20可以在所述待测锂离子动力电池10的内部正常进行不同倍率充放电循环和热失控测试，将内置的所述热电偶20连接到数据采集仪器上，便可根据测试需要读出所述待测锂离子动力电池10的内部温度。所述锂离子动力电池内部温度测试方法简单可行，既能测试充放电循环的低温，也能测试热失控时的内部高温，测试精度较高。所述锂离子动力电池内部温度测试方法的可测试温度范围在0℃至1600℃。
所述锂离子动力电池的内部温度测试方法的具体步骤包括：
将所述待测锂离子动力电池10放电至0％SOC(荷电状态值)。采用记号笔在所述待测锂离子动力电池10的第三表面13画出对角线，找到所述第三表面13的中心点。采用记号笔在所述待测锂离子动力电池10的第四表面14画出对角线，找到所述第四表面14的中心点。沿着所述第三表面13确定所述第二表面12到第三表面13的中心点的距离为第一距离。在所述第二表面12画出对角线，所述第二表面12的对角线的交点为开孔的起始点。将选好的开孔的起始点放置到台钻工作区域，调整台钻作业高度。选择直径为1mm钻头在所述第二表面12的对角线的交点处开设第一开孔121。所述第一开孔121的深度等于所述第一距离的长度。最终伸入所述待测锂离子动力电池10内部的铠装热电偶探头(可以为图2所示的所述热电偶20)的位置与所述第三表面13的中心点和所述第四表面14的中心点的高度重合。
待所述第一开孔121开设成功后，按照先后顺序分别换用直径为1.5mm和2mm的钻头在所述第一开孔121的开孔处扩充空洞。
将所述第一开孔121从所述台钻上取下来，将所述待测锂离子动力电池10的所述第二表面12竖直放置在平面上。采用所述绝缘钨钢针从所述第一开孔121处缓缓插入，扩充电池卷芯之间的通道，方便后续所述铠装热电偶的植入。此操作需要在确定电池卷芯中心位置后方可实施。具体确认电池卷芯的中心位置的具体步骤可以采用玻璃纤维棒或者钨钢棒轻轻尝试。每次尝试时，两个电池卷芯中间会有一点空隙，稍稍用力玻璃纤维棒或者钨钢棒便可进入电池卷芯的中心位置。如果尝试过程中，玻璃纤维棒或者钨钢棒便遇到很大的阻力，便没有进入电池卷芯的中心位置。
当所述绝缘钨钢针植入到所述待测锂离子动力电池10的中心位置之后，轻轻拔出所述绝缘钨钢针。用聚酰亚胺胶带包覆铠装热电偶探针，并将包覆好的铠装热电偶探针轻轻沿扩充通道位置植入所述待测锂离子动力电池10的内部，直到探头达到中心位置(此处的中心位置可以理解为整个所述待测锂离子动力电池10的中心位置)。为防止所述待测锂离子动力电池10发生短路，需要用聚酰亚胺胶带对内置热电偶的正极和负极进行包覆处理。
上述包覆处理可以采用刀片将所述第二表面12的所述第一开孔121的1cm范围处的铝塑膜祛除，打开AB耐高温封堵胶，在开孔位置处涂抹封堵，涂抹厚度小于2mm。
将封堵后的所述待测锂离子动力电池10放置常温下自然风干。12小时后需要用万能表测试内置热电偶电池电压，确定所述待测锂离子动力电池10无内短路发生，方可开展后续的温度测试实验。所述测试方法中的全部操作步骤必须在干燥间内进行。所述测试方法中适用于电池内部卷芯＞1的所有方壳电池。
采用以上的具体测试系统及测试方法对具体的锂离子电池进行测试。在一个实施例中，选用LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM)大容量锂离子电池进行内置热电偶后的电池容量及其适用性测试。LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM)大容量锂离子电池的几何尺寸是148.5mm×26.8mm×99.6mm，容量是50Ah,该电池内部有两个卷芯。测试内容包内置热电偶的容量测试、开路电压测试(OCV测试)、等效内阻测试、1C充放电的内部温度温升测试、热失控内部温度测试。
采用上述锂离子动力电池内部温度测试方法制作出放置所述热电偶20之后的电池样品，并将所述电池样品放置到恒温箱内，采用1/3C电流进行充放电三个循环测试，测试结果如表1所示。实验结果表明，内置热电偶方法使电池充放电容量衰减均小于0.8％。
表1:内置热电偶前后电池容量测试结果
Figure BDA0002386799430000141
接下来分别对原始电池(无内置热电偶的电池)和内置热电偶之后的样本电池(有内置热电偶的电池)进行HPPC测试(HPPC测试Hybrid Pulse Power Characteristic，混合动力脉冲能力特性：是用来体现动力电池脉冲充放电性能的一种特征。HPPC测试一般采用专用电池检测设备完成。HPPC测试可以完成对电池直流内阻的测试)。图3是内置热电偶的电池进行充放电循环的测试示意图。图3上方的一条曲线代表电压，单位可参考图3左侧的纵坐标。图3下方的一条曲线代表电流，单位可参考图3右侧的纵坐标。图3中横坐标是时间。图3中数据的按时积分结果可以说明能量没有衰减。将所述热电偶20内置的方法可行。
获取无内置热电偶的电池和有内置热电偶的电池在不同荷电状态(SOC)的开路电压(OCV)和电池能效内阻。图4中B表示无内置热电偶的锂离子动力电池OCV曲线；图4中B表示有内置热电偶的锂离子动力电池OCV曲线；图4中F表示两者差异曲线。测试结果表明，内置热电偶的OCV略小于无内置热电偶的电池，最大误差＜0.5，因此可以忽略内置热电偶对电池OCV的影响。图5为本申请一个实施例中提供的内置热电偶前后锂离子动力电池等效内阻对比图。图5中B表示有内置热电偶的锂离子动力电池等效内阻；图5中B表示无内置热电偶的锂离子动力电池等效内阻；图5中F表示内阻差异曲线。内置热电偶电池的等效内阻略高于无内置热电偶的等效内阻，最大差异是0.56mΩ。内置热电偶使得电池内阻稍有增加。
图6为本申请一个实施例中提供的内置热电偶1C充放电内外温升对比。将内置热电偶电池开展1C倍率下的充放电实验，记录电池内部表面和温度变化。在这个充放电过程中，电池内部温度总是高于表面温度，最大温差等于2℃。
图7为本申请一个实施例中提供的内置热电偶锂离子动力电池绝热环境热失控测试内外温升对比。将内置热电偶电池在EV-ARC(大型绝热加速量热仪)中开展电池热失控测试，测试电池内部温度和表面温度差异，结果表明，热失控瞬间，电池内部和表面温度差异可达441℃。
由此，本申请提供的所述锂离子动力电池内部温度测试方法，实现过程简单、方便、快捷，且对电池整体性能影响较小(不影响电池容量、开路电压、内阻等电池性能参数)可以准确有效的测试到锂离子动力电池在充放电过程中和发生热失控时的内部温度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种锂离子动力电池内部温度测试方法，其特征在于，包括：
提供待测锂离子动力电池(10)，所述待测锂离子动力电池(10)为方型锂离子电池，所述方型锂离子电池的第一表面(11)具有正极极耳(111)、负极极耳(112)和喷阀孔(113)，对所述待测锂离子动力电池(10)放电至荷电状态为0％；
向所述待测锂离子动力电池(10)中放置热电偶(20)；
确认放置所述热电偶(20)之后的所述待测锂离子动力电池(10)没有内短路现象；
对放置所述热电偶(20)之后的所述待测锂离子动力电池(10)进行内部温度测试；
所述向所述待测锂离子动力电池(10)中放置热电偶(20)的步骤包括：
在所述待测锂离子动力电池(10)的第二表面(12)确定第一开孔(121)，并将所述热电偶(20)固定设置于所述第一开孔(121)内，所述第二表面(12)与所述第一表面(11)相接；
对所述第一开孔(121)进行封堵，并将所述待测锂离子动力电池(10)自然风干；在所述待测锂离子动力电池(10)的第二表面(12)确定第一开孔(121)的步骤包括：
确认所述第二表面(12)的中心点；
确认第三表面(13)的中心点和第四表面(14)的中心点，所述第三表面(13)与所述第四表面(14)平行，所述第三表面(13)与所述第二表面(12)垂直；
沿着所述第三表面(13)确定所述第二表面(12)到第三表面(13)的中心点的距离为第一距离；
以所述第二表面(12)的中心点为起点，以所述第一距离为延伸距离，开设所述第一开孔(121)；所述将所述热电偶(20)固定设置于所述第一开孔(121)内的步骤包括：
采用绝缘钨钢针深入所述第一开孔(121)，使得所述绝缘钨钢针位于所述待测锂离子动力电池(10)的电池卷芯的中间位置；
将所述绝缘钨钢针从所述第一开孔(121)撤出，以完成对所述第一开孔(121)通道的扩充；
将所述热电偶(20)植入所述待测锂离子动力电池(10)的电池卷芯的中间位置，并固定所述热电偶(20)。
2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池内部温度测试方法，其特征在于，所述内部温度测试包括内置热电偶的容量测试、开路电压、等效内阻测试、充放电的内部温度温升测试和热失控内部温度测试。
3.根据权利要求1所述的锂离子动力电池内部温度测试方法，其特征在于，确认所述待测锂离子动力电池(10)没有内短路现象的步骤包括：
采用万能表测试放置所述热电偶(20)之后的所述待测锂离子动力电池(10)的电池电压；
若放置所述热电偶(20)之后的所述待测锂离子动力电池(10)的电池电压在预设范围内，则确定放置所述热电偶(20)之后的所述待测锂离子动力电池(10)无内短路发生。
4.根据权利要求1所述的锂离子动力电池内部温度测试方法，其特征在于，所述热电偶(20)为采用聚酰亚胺胶带包覆的铠装热电偶探针。
5.一种锂离子动力电池内部温度测试系统，应用于如权利要求1所述的锂离子动力电池内部温度测试方法，其特征在于，包括：
放置所述热电偶(20)之后的所述待测锂离子动力电池(10)，所述热电偶(20)放置于所述待测锂离子动力电池(10)的电池卷芯的中间位置，所述待测锂离子动力电池(10)为方型锂离子电池，所述方型锂离子电池的第一表面(11)具有正极极耳(111)、负极极耳(112)和喷阀孔(113)；
孔径钻取装置，用于在所述待测锂离子动力电池(10)的所述第二表面(12)确定所述第一开孔(121)，所述第二表面与所述第一表面(11)相接；
短路检测装置，与所述放置热电偶(20)之后的待测锂离子动力电池(10)电连接，用于检测所述放置热电偶(20)之后的待测锂离子动力电池(10)是否发生内断路；以及
内部温度测试装置，与所述放置热电偶(20)之后的待测锂离子动力电池(10)电连接，用于检测不同状态下所述放置热电偶(20)之后的待测锂离子动力电池(10)的内部温度。
6.根据权利要求5所述的锂离子动力电池内部温度测试系统，其特征在于，所述内部温度测试装置包括内置热电偶的容量测试装置、开路电压测试装置、等效内阻测试装置、充放电的内部温度温升测试装置和热失控内部温度测试装置。
7.根据权利要求5所述的锂离子动力电池内部温度测试系统，其特征在于，还包括：
绝缘钨钢针，用于深入所述第一开孔(121)，使得所述绝缘钨钢针位于所述待测锂离子动力电池的电池卷芯的中间位置，再将所述绝缘钨钢针从所述第一开孔(121)撤出，以完成对所述第一开孔(121)通道的扩充。
CN202010100826.0A 2020-02-19 2020-02-19 锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统 Active CN111397751B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010100826.0A CN111397751B (zh) 2020-02-19 2020-02-19 锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010100826.0A CN111397751B (zh) 2020-02-19 2020-02-19 锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111397751A CN111397751A (zh) 2020-07-10
CN111397751B true CN111397751B (zh) 2021-03-12

Family

ID=71434290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010100826.0A Active CN111397751B (zh) 2020-02-19 2020-02-19 锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111397751B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114252772B (zh) * 2021-12-22 2023-09-05 中国科学院电工研究所 一种锂离子电池内部短路诊断方法及系统
CN114563722B (zh) * 2022-03-01 2024-09-13 重庆大学 一种锂离子电池的内部三维温度场在线重构的方法
CN114899523B (zh) * 2022-05-18 2023-05-02 浙江大学 一种锂离子电池单体热失控核心温度估计方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120009448A1 (en) * 2010-07-07 2012-01-12 Yuan Ze University Diagnostic system for the internal status of a lithium battery
CN104880261B (zh) * 2015-06-05 2018-04-10 淄博火炬能源有限责任公司 方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法
CN106646257B (zh) * 2016-12-22 2019-07-02 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种检测锂离子电池热失控扩散的测试平台和测试方法
CN107342443A (zh) * 2017-08-01 2017-11-10 中国科学技术大学 一种用于监测大型锂离子电池热失控发生发展过程中内部温度与压力变化的装置
CN107861065A (zh) * 2017-09-30 2018-03-30 中国汽车技术研究中心 一种动力电池试验热失控测试方法
CN109921111B (zh) * 2019-03-14 2020-08-04 上海大学 一种锂离子电池内部温度估测方法及系统
CN110112504A (zh) * 2019-05-20 2019-08-09 北京工业大学 一种预防锂离子电池热失控的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111397751A (zh) 2020-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111397751B (zh) 锂离子动力电池内部温度测试方法及测试系统
Zhang et al. In situ measurement of radial temperature distributions in cylindrical Li-ion cells
CN103675685B (zh) 锂离子电池的测试方法及安全性的判断方法
CN112687964A (zh) 电化学装置
JP5656884B2 (ja) 蓄電デバイスの熱安定性評価試験方法およびその装置
WO2020199416A1 (zh) 动力电池热失控安全性的定量评价方法及系统
CN109900734A (zh) 方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法
Gulsoy et al. In-situ temperature monitoring of a lithium-ion battery using an embedded thermocouple for smart battery applications
EP3722822B1 (en) Method for determining section in which generation of internal gas in second battery accelerates
CN105830267A (zh) 蓄电器件的稳定性评价试验装置以及稳定性评价试验方法
CN108681619A (zh) 方形软包锂离子电池热物性参数辨识方法
CN102830358B (zh) 一种电池热电参数测试装置
CN105628248A (zh) 一种测量锂电池内部温度的方法及装置
CN112198437A (zh) 模拟锂离子电池内短路热失控的刺片、样品电芯及方法
Jia et al. The early warning for thermal runaway of lithium-ion batteries based on internal and external temperature model
CN104880261B (zh) 方形叠片式锂离子电池内部温度检测方法
CN108680863B (zh) 一种锂离子电池最大充电电流的测量方法
Shukla et al. Size‐dependent failure behavior of commercially available lithium‐iron phosphate battery under mechanical abuse
CN113078423A (zh) 一种电压-温度耦合测量方法及其装置
Li et al. Overdischarge Detection and Prevention With Temperature Monitoring of Li-Ion Batteries and Linear Regression-Based Machine Learning
CN216209743U (zh) 电池组的测试装置
Zhang et al. Experimental investigations on the correlations between the structure and thermal‐electrochemical properties of over‐discharged ternary/Si‐C power batteries
Mörtel et al. Smart Cells-Battery monitoring via internal sensors
CN110261787B (zh) 一种圆柱形三元锂离子电池热失控测试时选择的最佳加热功率方法
CN111044922A (zh) 一种锂离子电池在环境箱内散热均匀性的测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant