[发明专利]一种探测气溶胶特征的锂电池泄漏监测方法

说明书

本发明涉及探测气溶胶特征的锂电池泄漏监测方法，属于锂电池安全监控技术领域。该方法的步骤为：建立具有光电接收管以及光学轴线分别与光电接收管成一定空间角的短波长激光发生器和长波长激光发生器的光学传感装置，实时采集粒子散射光信号，判断粒子散射光信号是否分别超过预设的门限，如超过对应门限则计算粒径因子R并判断是否满足泄漏粒径范围，如是则发出泄漏报警信号。本发明可以通过采集被保护电池电芯、模组或电池包所处空间内空气中气溶胶体积浓度和平均粒径，监视气溶胶体积浓度和粒径变化情况，进而区分电解液泄漏粒子和干扰物（灰尘等），实现锂电池发热产生电解液泄漏的早期监测预警，以便于采取有针对性的措施。

技术领域

本发明涉及一种锂电池电解液泄漏监测方法，尤其是一种探测气溶胶特征的锂电池泄漏监测方法，属于锂电池安全监控技术领域。

背景技术

锂电池能量密度高、寿命长、体积小，并且成本不断下降，因此得到了十分广泛的应用。但正因为锂电池能量密度越来越高，导致越来越大的热失控安全风险。除了热失控，锂电池在使用中由于密封圈老化、过充和过放电等原因，经常会发生电池由于发热膨胀使得电解液泄漏，不仅影响电池使用，也有引发热失控的危险，因此需要监测锂电池电解液泄漏的有效方法。

据申请人了解，现有的锂电池热失控预警系统主要由特征气体检测、烟雾探测和采集温度、电压、电流与荷电状态的电池管理系统（BMS）中的一种或多种组合而成。但由于电解液的泄漏（特别是泄漏初期）通常没有电压、电流或温度的明显异常变化，因此BMS系统无法检测到，尤其是在电池模组或电池包中有多个电池串并联而其中只有个别电池泄漏的情况下，就更难以检测了。

另外，气体传感一般采用CO、氢气和VOCs等气体传感器。这类传感器的分辨率普遍在ppm水平。烟雾探测通常采用传统的火灾烟雾探测器，其探测阈值大于1%obs/m。但是气体和烟雾探测由于灵敏度有限，往往只有在电池泄压口动作或电池外壳破裂排出大量气体和烟雾后才能检测到，无法探测到电池发热膨胀的早期电解液泄漏，因此现有的热失控预警系统无法达到监测电解液初期泄漏的要求。

研究表明，在电池泄压或破裂之前，就有少量的气体和电解液泄漏（通常是从密封圈等处）。如果是磷酸铁锂电池通常以碳酸二甲酯（DMC）气体为主。此时气体浓度较低，一般的分辨率ppm水平的气体传感器均难以检出。此外，高温电解液蒸发和气体挥发会产生气溶胶而引起电芯、电池模组或电池包空间内气溶胶体积浓度和粒径分布的变化，但普通烟雾探测器（包括吸气式烟雾探测器）由于无法区分粒径和灵敏度不足，并不能正确检测，常规的光学气溶胶探测器也只能探测粒子质量浓度而无法区分粒径变化。专利号为ZL201410748629.4的中国专利虽然公开了采用双波长散射光信号获得粒子平均粒径的具体技术方案，但由于锂电池电解液泄露初期气溶胶粒子浓度比烟雾浓度低得多，因此尚需要一种能够检测锂电池泄漏初期所生成的低浓度气溶胶的方法。

发明内容

本发明的目的是：针对现有的锂电池监控技术的不足，提供一种探测气溶胶特征的锂电池泄漏监测方法，从而切实解决锂电池发热产生电解液泄漏的早期监测预警问题。

为达到上述目的，本发明探测气溶胶特征的锂电池泄漏监测方法的基本技术方案是：

第一步、建立气溶胶粒子的光学传感装置，所述光学传感装置中装有光电接收管以及光学轴线分别与光电接收管成预定空间角的短波长激光发生器和长波长激光发生器；所述短波长激光发生器和长波长激光发生器的光学路径旁侧设有若干间隔分布的遮光挡板；所述短波长激光发生器和长波长激光发生器的光学路径对应的光学传感装置内壁分别设有反射板；

第二步、将光学传感装置置入锂电池电芯、电池模组或电池包同一空间内，实时采集短波长粒子散射光功率P_S、长波长粒子散射光功率P_L，以及短波长环境粒子散射光功率P_SA、长波长环境粒子散射光功率P_LA；