[发明专利]一种锂离子电池发热功率密度的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池热管理领域，具体涉及一种锂离子电池发热功率密度的计算方法。

背景技术

锂离子电池是具有一系列优良性能的绿色电池，已被广泛应用。磷酸亚铁锂材料由于具有高安全、高环保、高比能量、低价格、长寿命等优点，成为公认的锂离子动力电池的首选材料，而以磷酸亚铁锂为正极材料的锂离子电池现已广泛应用于电动工具、电动自行车、助力车、高尔夫球车、航模玩具、矿灯等动力电池领域。

锂离子电池在充放电过程中会产热，从而引起温度的升高。若这些热量不加以控制，轻则影响电池的寿命，重则造成安全因患。锂离子电池的发热功率和电池的工作温度、工作电流密切相关。目前锂离子电池发热功率的测试方法有差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)、加速量热法(ARC)、恒温量热仪等，但这些测试方法过程繁琐且费用昂贵,此外功率的记录时间存在一定的延迟。

如申请号为201510922439.4的中国专利，提供了一种锂离子电池发热功率的测试方法，但此方法测得的是一个固定值。锂离子电池的发热功率密度是锂离子电池热仿真中的一个重要输入参数，准确的参数输入能得到准确的结果，为电池初期的设计提供一些指导，避免电池在使用过程中的过热情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池发热功率密度的计算方法，通过该算法得到的发热功率密度可随时间变化而变化，提高锂离子电池热仿真结果的准确性，为电池初期的设计提供一些指导，避免电池在使用过程中的过热情况出现。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种锂离子电池发热功率密度的计算方法，包括以下步骤：

(1)选取同批次的且内阻与电压均接近的磷酸铁锂电池；

(2)将选取的磷酸铁锂电池放入恒温箱中，设置SOC-OCV测试工步，进行SOC-OCV测试，得出测试结果；

(3)将测试结果数据导出为excel文件，筛选出每个磷酸铁锂电池的不同DOD或SOC状态下的开路电压、DOD状态下的放电电压及SOC状态下的充电电压；

(4)根据开路电压、放电电压及充电电压，计算放电或充电过程中的压差；

(5)计算充电或放电过程中的发热功率p＝△U×I_C，其中，△U为充电或放电过程中的压差，I_C为电池测试过程中的电流；

(6)根据发热功率计算每个DOD或SOC状态下的发热功率密度：q＝p/V,其中，q为发热功率密度，p为发热功率，V为电池的体积。

进一步的，步骤(2)中，所述设置SOC-OCV测试工步具体包括以下步骤：

(21)设置恒温箱的温度，搁置四小时使磷酸铁锂电池温度稳定在25℃；

(22)对磷酸铁锂电池进行恒流恒压充电或恒流放电，其充电或放电电流为1C；

(23)将恒温箱的温度设定为T，搁置h小时使磷酸铁锂电池的温度稳定在T；

(24)对磷酸铁锂电池进行恒流放电或恒流恒压充电，其放电或充电的电流为Ic，放电或充电时间为t小时；

(25)将磷酸铁锂电池搁置1小时，循环步骤(24)，且循环次数为n次；

(26)将磷酸铁锂电池进行恒流放电或恒流恒压充电，其放电或充电的电流为1C；

(27)将磷酸铁锂电池搁置1小时，结束。

进一步的，所述搁置时间h根据恒温箱设定温度T来确定，当温度T大于0℃时，h取值为4小时以上；当温度T在0℃以下时，h取值为8小时以上。

进一步的，所述充电时间t与循环次数n之间满足t×n＝Q/I_C，其中，Q为电池的1C放电容量。

进一步的，所述DOD或SOC状态下与时间t之间的换算，满足放电时间t＝DOD*3600/Ic，充电时间t＝SOC*3600/Ic。

由上述技术方案可知，通过本发明所述的方法得到的发热功率密度不是个固定值，是随DOD或SOC变化的，即随时间变化的，因而较符合实际。这种方法得到的发热功率密度，可作为此锂离子电池热仿真所需的热功率密度输入参数，从而解决了锂离子电池热仿真的热功率密度难确定的问题。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的放电SOC-OCV测试的工步流程图；

图3是本发明的充电SOC-OCV测试的工步流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1、图2所示的一种锂离子电池发热功率密度的计算方法，包括