一種測試鋰離子電池火災危險性的方法與流程
1.本發明涉及一種測試鋰離子電池火災危險性的方法，屬于鋰電池火災危險性測試與評價技術領域。
背景技術：
2.鋰離子電池火災危險性分級評價可為動力電池系統、電動汽車、儲能系統的火災防控提供科學依據，但國內外暫無采用單次實驗檢測鋰離子電池火災危險性的實驗方法，現有采用多次實驗評估電池火災危險性的方法一致性較差，無法消除電池樣品差異帶來的誤差。
技術實現要素：
3.本發明的目的是提供一種鋰離子電池火災危險性分級試驗方法，通過熱失控概率(最大熱釋放速率)與火災威力(熱失控溫度)兩個方面綜合評估鋰離子電池的火災危險性。
4.本發明采取以下技術方案：
5.一種鋰離子電池火災危險性分級試驗方法，最大熱釋放速率q
max
、熱失控溫度t0設定為二維坐標內的兩個參數，在所述二維坐標內劃分為由n*n個小矩形塊構成的風險矩陣，將火災危險性劃分為n個風險等級；所述二維坐標內自q
max
最高、t0最低處向q
max
最低
、
t0最高方向形成n層階梯區域，各階梯區域為對應的火災危險性的對應風險等級；所述鋰離子電池的加熱程序為：以設定速率加熱設定時間t1，并維持恒溫施加t2形成的一個溫升臺階為一個程序單元，進展若干程序單元，直至鋰離子電池發生熱失控；所述鋰離子電池發生熱失控的判定調節為：同時滿足以下a)和b)條件：
6.a)電池電壓下降超過初始電壓的設定比例；
7.b)電池加熱面溫度上升速率-電池加熱速率大于等于第一設定值，且總加熱時間超過第二設定值；
8.熱失控溫度t0判定方法為：若電池在恒溫過程中發生熱失控，則熱失控溫度為恒溫溫度減設定的若干℃，若電池在升溫階段發生熱失控，則熱失控時加熱面溫度即為熱失控溫度。
9.優選的，本方法包括以下步驟：
10.s1、按照不小于0.3c的恒定電流將鋰離子電池充放電2個循環，并充電至100％荷電狀態；
11.s2、在電池表面布置熱電偶、加熱板，并用夾具固定，放置于升降平臺上3；
12.s3、進行程序升溫熱失控觸發和錐形量熱燃燒聯測實驗；
13.s4、根據所述風險矩陣獲得鋰離子電池的火災危險性等級。
14.優選的，鋰離子電池加熱面中心位置布置2個熱電偶t1和t2,背面中心布置1個熱電偶t3，泄壓閥布置1個熱電偶t4，電池和加熱板間布置等尺寸的導熱石墨板，電池背面與夾板間布置有絕熱棉層，電池放置于升降平臺3上；試驗開始前，通過調節升降平臺3的高
度，使得鋰離子電池噴射火能被錐形量熱儀集煙罩1完全覆蓋；采用基于鋰離子電池加熱面實時溫度t1反饋的程序升溫觸發熱失控，溫度控制器通過實時檢測反饋溫度，以確保電池加熱面溫度t1按設定的所述加熱程序上升，至到發生熱失控。
15.優選的，鋰離子電池的加熱程序為：電池在25
±
5℃的室溫條件下以5
±
1℃的所述設定速率加熱至120℃，再以5
±
1℃的所述設定速率加熱至130℃，期間恒溫保持10min，如此周而復始直到電池發生熱失控，溫升臺階為10℃。
16.優選的，熱失控溫度t0判定方法中，所述設定的若干℃為5℃。
17.優選的，鋰離子電池發生熱失控的判定條件中，a)電池電壓下降超過初始電壓的設定比例為25％；b)電池加熱面溫度上升速率-電池加熱速率大于等于的第一設定值為1℃/min，且總加熱時間超過的第二設定值為3s。
18.優選的，采用基于耗氧原理的錐形量熱儀測量鋰離子電池火災的熱釋放速率，獲取最大熱釋放速率qmax。
19.優選的，根據電池的熱失控溫度t0和最大熱釋放速率qmax，基于所述風險矩陣，獲得鋰離子電池火災危險性等級，電池火災危險性等級分為極度危險i、嚴重危險ii、中度危險iii和輕度危險iv。
20.本發明的有益效果在于：在錐形量熱儀集煙罩下的開放環境中測試鋰離子電池熱失控溫度，統一了兩個評價參數的測試工況，實現了在同一測試環境下電池熱失控溫度、熱釋放速率的一體式測量；而現有技術方法，需分別在封閉式熱箱內測試電池熱失控溫度、在開放環境中測試電池熱失控速率，兩個評價參數測試工況無法統一，因此，無法通過單一測試實現鋰離子電池火災危險性的綜合評價。本發明可以通過一次連續的試驗實現鋰離子電池火災危險性的綜合評價，可消除電池樣品差異帶來的誤差，具有便捷、高效等優點。
附圖說明
21.圖1是本發明中的火災危險性分級的風險矩陣的示意圖。
22.圖2是電池加熱觸發程序升溫的溫度曲線示意圖。
23.圖3是本發明鋰離子電池火災危險性分級試驗時所采用的設備的示意圖，需要說明的是，除了熱電偶測試的部位以及數量選取以外，其余設備本身都屬于現有技術。
24.圖4是觸發鋰電池熱失控時，進行的階梯式溫升的示意圖。
25.圖中，1.集氣罩，2.攝像頭，3.升降平臺，4.標尺。
具體實施方式
26.下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步說明。
27.參見圖3，圖3展示了一種測量鋰電池火災危險性分級試驗的設備，需要說明的是，該設備本身都屬于現有技術，本發明對于現有技術做出的貢獻之處不在于該設備本身。
28.參見圖1-4，本鋰離子電池火災危險性分級試驗方法，包括如下步驟：
29.s1、按照生產廠商提供的方法且不小于0.3c的恒定電流將鋰離子電池充放電2個循環，并充電至100％荷電狀態；
30.s2、在電池表面布置熱電偶、加熱板，并用夾具固定，放置于升降平臺上；
31.s3、進行程序升溫熱失控觸發和錐形量熱燃燒聯測實驗；
32.s4、根據風險矩陣獲得鋰離子電池的火災危險性等級。
33.參見圖1，鋰離子電池加熱面中心位置布置2個熱電偶t1、t2,背面中心布置1個熱電偶t3，泄壓閥布置1個熱電偶t4，電池和加熱板間布置等尺寸的導熱石墨板，電池背面與夾板間布置有絕熱棉層，電池使用2n
·
m或廠商規定的的扭力固定，并放置于升降平臺3上。
34.參見圖1，試驗開始前，通過調節升降平臺的高度，使得鋰離子電池噴射火能被錐形量熱儀集煙罩1完全覆蓋；
35.采用基于鋰離子電池加熱面實時溫度(t1)反饋的程序升溫觸發熱失控，溫度控制器通過實時檢測反饋溫度，以確保電池加熱面溫度按設定程序上升，至到發生熱失控，溫度控制器的控溫誤差不大于2℃；
36.鋰離子電池的加熱程序為：電池在25
±
5℃的室溫條件下以5
±
1℃的速率加熱至120℃，再以5
±
1℃的速率加熱至130℃，恒溫保持10min，如此周而復始直到電池發生熱失控，溫升臺階為10℃；集氣罩1的后端與基于耗氧原理的錐形量熱儀連接，可直接測量測量鋰離子電池火災的熱釋放速率，從而獲取最大熱釋放速率qmax。這里，對于電池的加熱速率，實際是現有技術，稍微解釋一下：采用基于耗氧原理的錐形量熱儀測量鋰離子電池火災的熱釋放速率，獲取最大熱釋放速率qmax，也就是說，設備是通過集氣罩1采集燃燒氣體，通過對于氣體中氧氣以及其他氣體成分對于燃燒速率進行判定，該部分由于屬于現有技術，在此不展開說明。
37.鋰離子電池的熱失控溫度t0判定方法為：若電池在恒溫過程中發生熱失控，則熱失控溫度為恒溫溫度減5℃，若電池在升溫階段發生熱失控，則熱失控時加熱面溫度即為熱失控溫度；
38.鋰離子電池發生熱失控的判定條件為：
39.a、電池電壓下降超過初始電壓的25％，
40.b、電池加熱面溫度t2上升速率-電池加熱速率≥1℃/min，且超過3s；當a和b同時滿足時判定發生熱失控。
41.最后，根據電池的熱失控溫度t0和最大熱釋放速率qmax，基于風險矩陣，獲得鋰離子電池火災危險性等級，電池火災危險性等級分為極度危險(i)、嚴重危險(ii)、中度危險(iii)和輕度危險(iv)，如圖1所示。
42.本發明在錐形量熱儀集煙罩下的開放環境中測試鋰離子電池熱失控溫度，統一了兩個評價參數的測試工況，實現了在同一測試環境下電池熱失控溫度、熱釋放速率的一體式測量；而現有技術方法，需分別在封閉式熱箱內測試電池熱失控溫度、在開放環境中測試電池熱失控速率，兩個評價參數測試工況無法統一，因此，無法通過單一測試實現鋰離子電池火災危險性的綜合評價。
43.通過上述實施例，可以通過一次連續的試驗實現鋰離子電池火災危險性的綜合評價，可消除電池樣品差異帶來的誤差，具有便捷、高效等優點。
