本發(fā)明屬于鋰離子電池，具體涉及一種鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著鋰離子電池的快速發(fā)展，其能量密度與循環(huán)壽命都有了大幅度提升。然而，諸如電動(dòng)汽車起火、移動(dòng)電源/手機(jī)爆噴、家用電器爆炸等鋰電池安全事故也隨之頻繁發(fā)生，這引發(fā)了人們對(duì)鋰離子電池安全性能的高度關(guān)注，也逐漸形成了以提升鋰離子電池安全性能的重要研究領(lǐng)域。

2、有研究表明，鋰電池的安全性能與能量密度、荷電狀態(tài)（soc）和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有不可分割的關(guān)聯(lián)。電池的安全失效的核心引發(fā)途徑為電池內(nèi)部短路造成的熱失效過程。而電池的內(nèi)短路模型分為正極-負(fù)極短路，鋁箔-負(fù)極短路，正極-銅箔短路和鋁箔-銅箔短路四種類型，其中正極鋁箔與負(fù)極的短路安全風(fēng)險(xiǎn)最高。

3、行業(yè)內(nèi)一般使用國(guó)家或行業(yè)安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)估鋰離子電池安全性能的可靠性，廣泛使用的熱箱、過充、針刺等行業(yè)安全測(cè)試方法主要是通過對(duì)電池整體施加濫用的手段造成電池內(nèi)部短路，再根據(jù)電芯熱失效的表現(xiàn)評(píng)估電池的整體安全風(fēng)險(xiǎn)。然而，這些方法造成的內(nèi)短路大多數(shù)是正極與負(fù)極的短路模式，并不屬于鋁箔與負(fù)極內(nèi)短路這種安全風(fēng)險(xiǎn)最高的內(nèi)短路模式，所以已有方法僅對(duì)于滿電狀態(tài)（100%?soc）的電池安全風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)有一定的參考價(jià)值，測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性相對(duì)較低。而為了更加準(zhǔn)確地評(píng)估不同體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和荷電狀態(tài)的電池?zé)崾Э氐陌踩L(fēng)險(xiǎn)，提高對(duì)鋰離子電池安全性能的可靠性評(píng)估，降低電池安全故障和起火爆炸的發(fā)生概率，有必要針對(duì)鋰離子電池內(nèi)短路的安全風(fēng)險(xiǎn)開發(fā)一種可靠性更高的評(píng)估方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中描述的不足，能夠?qū)Σ煌呻姞顟B(tài)不同體系的電池安全風(fēng)險(xiǎn)都能評(píng)估。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，步驟如下：

3、s1，準(zhǔn)備電池樣品；所述的電池樣品是按照安全風(fēng)險(xiǎn)電池評(píng)估條件來(lái)準(zhǔn)備，即要保證電芯生產(chǎn)過程、工藝條件和基礎(chǔ)性能都無(wú)異常，也就是說電池樣品是正常電池，并且電池樣品的信息包括電池體系和電池結(jié)構(gòu)。

4、s2，將電池樣品充電至目標(biāo)荷電狀態(tài)，并記錄電池電壓、容量和內(nèi)阻等基礎(chǔ)信息；

5、s3，拆解充電后的電池樣品獲得電池卷芯；

6、按電池標(biāo)準(zhǔn)解剖流程進(jìn)行，將電池殼體拆出，獲得電池樣品的電池卷芯。

7、s4，拆除電池卷芯的終止膠帶，并拆開部分的電池卷芯使隔膜、正極片、負(fù)極片能夠分離；保證電池卷芯不會(huì)完全拆開，只需拆開的長(zhǎng)度足夠后續(xù)內(nèi)短路的構(gòu)建；

8、s5，判斷負(fù)極片的電解液殘留情況，若負(fù)極片電解液出現(xiàn)干涸現(xiàn)象，則進(jìn)行補(bǔ)充電解液；補(bǔ)充時(shí)使用滴管操作，在負(fù)極片有電解液的表面補(bǔ)5-10滴電解液。

9、s6，將正極片、負(fù)極片按照內(nèi)短路模型進(jìn)行短路接觸，持續(xù)接觸時(shí)間與荷電狀態(tài)有關(guān)；

10、當(dāng)荷電狀態(tài)為0%-20%時(shí)，內(nèi)短路持續(xù)接觸時(shí)間為小于10s；

11、當(dāng)荷電狀態(tài)為21%-40%時(shí)，內(nèi)短路持續(xù)接觸時(shí)間為5s?-8s；

12、當(dāng)荷電狀態(tài)為41%-60%時(shí)，內(nèi)短路持續(xù)接觸時(shí)間為3s?-5s；

13、當(dāng)荷電狀態(tài)為61%-80%時(shí)，內(nèi)短路持續(xù)接觸時(shí)間為2s?-3s；

14、當(dāng)荷電狀態(tài)為81%-100%時(shí)，內(nèi)短路持續(xù)接觸時(shí)間為1s?-2s；

15、s7，觀察并記錄內(nèi)短路后極片狀態(tài)，并根據(jù)極片短路現(xiàn)象確定起火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；

16、當(dāng)極片瞬間和持續(xù)接觸無(wú)異常時(shí)，則起火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為一級(jí)；

17、當(dāng)極片接觸瞬間打火冒煙，持續(xù)接觸極片發(fā)熱，則起火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)；

18、當(dāng)極片接觸瞬間打火冒煙，持續(xù)接觸極片起火，則起火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為三級(jí)；

19、當(dāng)極片接觸瞬間打火發(fā)熱，隨后起火，則起火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為四級(jí)；

20、當(dāng)極片接觸瞬間起火，則起火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為五級(jí)。

21、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的內(nèi)短路模型包括鋁箔-負(fù)極短路、正極-負(fù)極短路，鋁箔-負(fù)極短路，正極-銅箔短路和鋁箔-銅箔短路。

22、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的內(nèi)短路模型為鋁箔-負(fù)極短路；將正極片中鋁箔與負(fù)極片接觸形成鋁箔-負(fù)極短路。

23、本發(fā)明與傳統(tǒng)安全測(cè)試方法相比，使用該方法可以準(zhǔn)確評(píng)估各種鋰離子電池不同荷電狀態(tài)的安全風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，對(duì)不同類型鋰離子電池生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸條件、pack加工過程中的安全有重要參考價(jià)值，并且可靠性強(qiáng)。

技術(shù)特征：

1.一種鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述的電池樣品是按照安全風(fēng)險(xiǎn)電池評(píng)估條件來(lái)準(zhǔn)備，并且電池樣品的信息包括電池體系和電池結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，電池樣品的拆解是按電池標(biāo)準(zhǔn)解剖流程進(jìn)行，將電池殼體拆出，獲得電池樣品的電池卷芯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，補(bǔ)充電解液是用滴管在負(fù)極片有電解液的表面補(bǔ)5-10滴電解液。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述的內(nèi)短路模型包括鋁箔-負(fù)極短路、正極-負(fù)極短路，鋁箔-負(fù)極短路，正極-銅箔短路和鋁箔-銅箔短路。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述的內(nèi)短路模型為鋁箔-負(fù)極短路；將正極片中鋁箔與負(fù)極片接觸。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池內(nèi)短路起火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，步驟如下：S1，準(zhǔn)備電池樣品；S2，將電池樣品充電至目標(biāo)荷電狀態(tài)；S3，拆解充電后的電池樣品獲得電池卷芯；S4，拆除電池卷芯的終止膠帶，并拆開部分的電池卷芯使隔膜、正極片、負(fù)極片能夠分離；S5，判斷負(fù)極片的電解液殘留情況，若負(fù)極片電解液出現(xiàn)干涸現(xiàn)象，則進(jìn)行補(bǔ)充電解液；S6，將正極片、負(fù)極片按照內(nèi)短路模型進(jìn)行短路接觸，持續(xù)接觸時(shí)間與荷電狀態(tài)有關(guān)；S7，觀察并記錄內(nèi)短路后極片狀態(tài)，并根據(jù)極片短路現(xiàn)象確定起火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；本發(fā)明與傳統(tǒng)安全測(cè)試方法相比，使用該方法可以準(zhǔn)確評(píng)估各種鋰離子電池不同荷電狀態(tài)的安全風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，對(duì)不同類型鋰離子電池生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸條件、Pack加工過程中的安全有重要參考價(jià)值，并且可靠性強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：姜巍,李修竹,張同富,邢四軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州比克電池有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2