一种锂离子电池内短路起火风险评估方法与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池内短路起火风险评估方法。

背景技术：

1、近年来，随着锂离子电池的快速发展，其能量密度与循环寿命都有了大幅度提升。然而，诸如电动汽车起火、移动电源/手机爆喷、家用电器爆炸等锂电池安全事故也随之频繁发生，这引发了人们对锂离子电池安全性能的高度关注，也逐渐形成了以提升锂离子电池安全性能的重要研究领域。

2、有研究表明，锂电池的安全性能与能量密度、荷电状态（soc）和结构设计有不可分割的关联。电池的安全失效的核心引发途径为电池内部短路造成的热失效过程。而电池的内短路模型分为正极-负极短路，铝箔-负极短路，正极-铜箔短路和铝箔-铜箔短路四种类型，其中正极铝箔与负极的短路安全风险最高。

3、行业内一般使用国家或行业安全测试标准来评估锂离子电池安全性能的可靠性，广泛使用的热箱、过充、针刺等行业安全测试方法主要是通过对电池整体施加滥用的手段造成电池内部短路，再根据电芯热失效的表现评估电池的整体安全风险。然而，这些方法造成的内短路大多数是正极与负极的短路模式，并不属于铝箔与负极内短路这种安全风险最高的内短路模式，所以已有方法仅对于满电状态（100% soc）的电池安全风险标准有一定的参考价值，测试的准确性和可靠性相对较低。而为了更加准确地评估不同体系、结构设计和荷电状态的电池热失控的安全风险，提高对锂离子电池安全性能的可靠性评估，降低电池安全故障和起火爆炸的发生概率，有必要针对锂离子电池内短路的安全风险开发一种可靠性更高的评估方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种锂离子电池内短路起火风险评估方法，用于解决上述现有技术中描述的不足，能够对不同荷电状态不同体系的电池安全风险都能评估。

2、本发明所采用的技术方案为：一种锂离子电池内短路起火风险评估方法，步骤如下：

3、s1，准备电池样品；所述的电池样品是按照安全风险电池评估条件来准备，即要保证电芯生产过程、工艺条件和基础性能都无异常，也就是说电池样品是正常电池，并且电池样品的信息包括电池体系和电池结构。

4、s2，将电池样品充电至目标荷电状态，并记录电池电压、容量和内阻等基础信息；

5、s3，拆解充电后的电池样品获得电池卷芯；

6、按电池标准解剖流程进行，将电池壳体拆出，获得电池样品的电池卷芯。

7、s4，拆除电池卷芯的终止胶带，并拆开部分的电池卷芯使隔膜、正极片、负极片能够分离；保证电池卷芯不会完全拆开，只需拆开的长度足够后续内短路的构建；

8、s5，判断负极片的电解液残留情况，若负极片电解液出现干涸现象，则进行补充电解液；补充时使用滴管操作，在负极片有电解液的表面补5-10滴电解液。

9、s6，将正极片、负极片按照内短路模型进行短路接触，持续接触时间与荷电状态有关；

10、当荷电状态为0%-20%时，内短路持续接触时间为小于10s；

11、当荷电状态为21%-40%时，内短路持续接触时间为5s -8s；

12、当荷电状态为41%-60%时，内短路持续接触时间为3s -5s；

13、当荷电状态为61%-80%时，内短路持续接触时间为2s -3s；

14、当荷电状态为81%-100%时，内短路持续接触时间为1s -2s；

15、s7，观察并记录内短路后极片状态，并根据极片短路现象确定起火风险等级；

16、当极片瞬间和持续接触无异常时，则起火风险等级为一级；

17、当极片接触瞬间打火冒烟，持续接触极片发热，则起火风险等级为二级；

18、当极片接触瞬间打火冒烟，持续接触极片起火，则起火风险等级为三级；

19、当极片接触瞬间打火发热，随后起火，则起火风险等级为四级；

20、当极片接触瞬间起火，则起火风险等级为五级。

21、作为本发明的一种优选方案，所述的内短路模型包括铝箔-负极短路、正极-负极短路，铝箔-负极短路，正极-铜箔短路和铝箔-铜箔短路。

22、作为本发明的一种优选方案，所述的内短路模型为铝箔-负极短路；将正极片中铝箔与负极片接触形成铝箔-负极短路。

23、本发明与传统安全测试方法相比，使用该方法可以准确评估各种锂离子电池不同荷电状态的安全风险级别，对不同类型锂离子电池生产工艺、运输条件、pack加工过程中的安全有重要参考价值，并且可靠性强。

技术特征：

1.一种锂离子电池内短路起火风险评估方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池内短路起火风险评估方法，其特征在于，所述的电池样品是按照安全风险电池评估条件来准备，并且电池样品的信息包括电池体系和电池结构。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池内短路起火风险评估方法，其特征在于，电池样品的拆解是按电池标准解剖流程进行，将电池壳体拆出，获得电池样品的电池卷芯。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池内短路起火风险评估方法，其特征在于，补充电解液是用滴管在负极片有电解液的表面补5-10滴电解液。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池内短路起火风险评估方法，其特征在于，所述的内短路模型包括铝箔-负极短路、正极-负极短路，铝箔-负极短路，正极-铜箔短路和铝箔-铜箔短路。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池内短路起火风险评估方法，其特征在于，所述的内短路模型为铝箔-负极短路；将正极片中铝箔与负极片接触。

技术总结
本发明公开了一种锂离子电池内短路起火风险评估方法，步骤如下：S1，准备电池样品；S2，将电池样品充电至目标荷电状态；S3，拆解充电后的电池样品获得电池卷芯；S4，拆除电池卷芯的终止胶带，并拆开部分的电池卷芯使隔膜、正极片、负极片能够分离；S5，判断负极片的电解液残留情况，若负极片电解液出现干涸现象，则进行补充电解液；S6，将正极片、负极片按照内短路模型进行短路接触，持续接触时间与荷电状态有关；S7，观察并记录内短路后极片状态，并根据极片短路现象确定起火风险等级；本发明与传统安全测试方法相比，使用该方法可以准确评估各种锂离子电池不同荷电状态的安全风险级别，对不同类型锂离子电池生产工艺、运输条件、Pack加工过程中的安全有重要参考价值，并且可靠性强。

技术研发人员：姜巍,李修竹,张同富,邢四军
受保护的技术使用者：郑州比克电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/2