(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210502280.0 (22)申请日 2022.05.10 (71)申请人 国网安徽省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 230000 安徽省合肥市经济开发区紫 云路299号 申请人 国家电网有限公司 　 中国电力科 学研究院有限公司 (72)发明人 祝现礼　汪书苹　张佳庆　李昌豪　 程宜风　杨凯　章彬彬　王海超　 苏文　 (74)专利代理 机构 合肥市浩智运专利代理事务 所(普通合伙) 34124 专利代理师 朱文振(51)Int.Cl. G01R 31/367(2019.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 不同荷电状态锂电池热失控危险性定量评 估方法及装置 (57)摘要 本发明提供不同荷电状态锂电池热失控危 险性定量评估方法及装置， 方法包括： 在恒流放 电模式下放电至不同荷电状态， 构造指标集； 实 验获取锂电池热滥用致燃差压、 火焰特征直径、 热释放速率、 氧气 浓度、 排烟管道燃烧产物温度、 有毒及窒息气体浓度。 基于热释放速率评估公式 及有毒气体或窒息气体评价模型， 评估锂电池热 失控致燃的热危险性指数无量纲火焰热释放速 率、 有毒气体危险性指数或窒息气体危险性指 数， 建立评价集。 采用熵值法确定各危险性指数 权重系数， 构造一电池危险度定量评估公式， 获 得不同荷电状态下的电池危险度。 本发明解决了 缺乏定量评估及危险性评估不全面的技 术问题。 权利要求书3页 说明书11页 附图2页 CN 114859232 A 2022.08.05 CN 114859232 A 1.一种不同荷电状态锂电池热失控危险性定量评估方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S1、 获取不少于预设种数的过充荷电SOC和预设种数的正常荷电SOC下的锂电池样品； S2、 根据所述锂电池样品的荷电状态， 建立 不同荷电状态的指标集U； S3、 开展不同荷电状态S OC锂电池热滥用热失控致燃实验， 获取热失控致燃危险性评估 的特征参数， 并将所述特征参数划分为热危险性特征参数、 有毒有害气体危险性特征参数 及窒息性气体危险性特 征参数； S4、 根据预置有毒有害或窒息性气体评价模型处理得无量纲火焰释放速率， 根据所述 特征参数定量评估不同荷电状态锂电池致燃的有毒气 体指数FEC、 窒息性气体指数FED和无 量纲火焰释放速率 Q*， 以建立不同荷电状态锂电池致燃的评价 集V； S5、 根据不同荷电状态所述锂电池样品的所述指标集U和所述评价集V， 建立样本矩阵 S， 将样本矩阵S经 标准化处理， 获得标准化矩阵X； S6、 利用熵值法根据所述标准化矩阵X依次确定所述无量纲火焰释放速率Q*、 所述有毒 气体指数 FEC指数和所述窒息性气体指数 FED指数的权 重系数为ω1、 ω2和ω3； S7、 根据所述权重系数构造锂电池热滥用热失控致燃危险度关系， 据以评估不同荷电 状态锂电池致燃危险度。 2.根据权利要求1所述的一种不同荷电状态锂电池热失控危险性定量评估方法， 其特 征在于， 所述 步骤S1包括： S11、 选取相同规格的锂电池； S12、 利用电池充放电循环测试仪在恒流放电模式下使所述锂电池放电至不同荷电状 态， 获取预设正常数目的正常荷电状态锂电池和预设过充数目的过充荷电状态锂电池。 3.根据权利要求1所述的一种不同荷电状态锂电池热失控危险性定量评估方法， 其特 征在于， 所述 步骤S2包括： S21、 获取正常荷电状态锂电池及过充荷电状态锂电池的差异SOC数据； S22、 根据所述差异SOC数据构造锂电池荷电状态的所述指标集U。 4.根据权利要求1所述的一种不同荷电状态锂电池热失控危险性定量评估方法， 其特 征在于， 所述 步骤S3包括： S31、 在所述锂电池热滥用热失控致燃危险性平台对差异荷电状态 的所述锂电池样品 进行热失控致燃实验及热滥用致燃实验； S32、 对每种荷电状态的所述锂电池样品进行不少于2次的燃烧实验； S33、 获取所述锂电池样品的第二次稳定燃烧状态下的火焰特征直径D、 排烟管道内燃 烧产物的差 压Δp、 燃烧产物的温度Te、 氧气浓度XO2、 有毒气体浓度及窒息性气体浓度； S34、 对所述火焰特征直径D、 所述排烟管道内燃烧产物的差压Δp、 所述燃烧产物的温 度Te、 所述氧气浓度XO2、 所述有毒气体浓度及所述窒息性气体浓度取平均值以作为所述特 征参数； S35、 预处理所述锂电池样品的热滥用热失控致燃 定量评估参数； S36、 获取并分类锂电池热滥用致燃评估参数， 以得到所述热危 险性特征参数、 所述有 毒有害气体危险性特 征参数及所述窒息性气体危险性特 征参数。 5.根据权利要求1所述的一种不同荷电状态锂电池热失控危险性定量评估方法， 其特 征在于， 所述 步骤S4包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114859232 A 2S41、 获取并以预设逻辑处 理排烟管道内氧气数据， 以得到所述无量纲火焰释放速率； S42、 根据所述有 毒有害气体评价 参数， 以下述逻辑处 理得到所述有 毒气体指数 FEC： 式中， 表示每种气体的浓度， F 是对逃生人员造成威胁的气体临界浓度。 S43、 根据 所述窒息性气体危险性特征参数， 以下述逻辑处理得到所述窒息性气体指数 FED， 即： 式中， 表示气体的浓度， V表示气体分子的频率因子， Δt表示时间持续时间， 即(t2‑ t10； S44、 根据所述有毒气体指数FEC、 所述窒息性气体指数FED和所述无量纲火焰释放速率 Q*， 依次计算每种荷电状态下所述锂电池样品对应 的特征参数值， 据以构造不 同荷电状态 SOC锂电池致燃的所述评价 集V＝{Q*， FEC， FED}。 6.根据权利要求5所述的一种不同荷电状态锂电池热失控危险性定量评估方法， 其特 征在于， 所述 步骤S41包括： S411、 以下述逻辑处理排烟管道内氧气的质量 分数 差压Δp、 燃烧产物的温度Te， 以 得到火焰热释放速率 S412、 以下述逻辑处理所述热危害性特征参数及所述火焰热释 放速率 以得到所述无 量纲火焰释放速率： 式中， D为火焰特 征直径、 为火焰的热释放速率。 7.根据权利要求1所述的一种不同荷电状态锂电池热失控危险性定量评估方法， 其特 征在于， 所述 步骤S5包括： S51、 根据所述指标集U及所述指标集V， 以下述逻辑建立所述样本矩阵S： 式中， sij为第i个锂电池样本关于指标j的实际值， 1≤i≤15， 1≤j≤ 3； S52、 以下述逻辑标准 化处理所述样本矩阵S， 以获得 所述标准矩阵X： 式中， 8.根据权利要求1所述的一种不同荷电状态锂电池热失控危险性定量评估方法， 其特权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114859232 A 3