(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911112246.7
(22)申请日 2019.11.14
(71)申请人 清华大学
地址 100084 北京市海淀区清华园1号
(72)发明人 王贺武 张亚军 李伟峰 李成
欧阳明高 李建秋 卢兰光
韩雪冰 杜玖玉 冯旭宁
(74)专利代理机构 北京华进京联知识产权代理
有限公司 11606
代理人 魏朋
(51)Int.Cl.
H01M 10/42(2006.01)
H01M 2/12(2006.01)
(54)发明名称
安全阀及电池
(57)摘要
本申请涉及一种锂电池安全阀开启压力的
设计方法、系统、安全阀及电池。所述设计方法包
括测量电池的原位压力和温度，拟合形成所述温
次求导，计算二次导数为0时对应的压力值，基于
所述二次导数为0时对应的压力值获得所述安全
阀的开启压力值。所述开启压力值为所述温度-
压力函数二次导数为0的点。所述开启压力值表
征了电池内部压力由电解液蒸发产气过程向电
解液分解产气过程的转换节点。所述开启压力值
使得安全阀在电解液分解阶段到来前泄压，有效
阻止电池热失控的发生，
提高了电池的安全性。权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 111106399 A 2020.05.05
C N 111106399
A
1.一种锂电池安全阀开启压力的设计方法，所述锂电池包括壳体和安全阀，所述安全阀设置于所述壳体，所述壳体包围形成电池腔，所述锂电池设置于气密腔，其特征在于，所述设计方法包括：
对所述锂电池进行加热或充电，且控制所述气密腔与所述锂电池的电池腔内的压力相同；
采集所述电池腔内的多个第一压力和多个与多个所述第一压力一一对应的第一温度；
对多个所述第一压力和多个所述第一温度进行拟合，得到温度-压力函数；
对所述温度-压力函数进行二次求导，计算二次导数为0时对应的压力值，基于所述二次导数为0时对应的压力值获得所述安全阀的开启压力值。
2.如权利要求1所述的锂电池安全阀开启压力的设计方法，其特征在于，对所述温度-压力函数进行二次求导，计算二次导数为0时对应的压力值，基于所述二次导数为0时对应的压力值获得所述安全阀的开启压力值的包括：
对所述温度-压力函数进行一次求导，获得压升速率曲线图；
根据所述压升速率曲线图获得压升速率转折平台(20)；
对所述温度-压力函数进行二次求导，并获得压升速率变化曲线图；
到与所述转折平台(20)对应的压升速率变化为0的压力值，所述压力值即为所述安全阀的开启压力值。
3.如权利要求2所述的锂电池安全阀开启压力的设计方法，其特征在于，对所述温度-压力函数进行一次求导，获得压升速率曲线图的包括：
对所述温度-压力函数进行一次求导，得到压升速率函数；
根据所述压升速率函数和所述温度-压力函数，绘制所述压升速率曲线图。
4.如权利要求2所述的锂电池安全阀开启压力的设计方法，其特征在于，对所述温度-压力函数进行二次求导，并获得压升速率变化曲线图的包括：
对所述温度-压力函数进行二次求导，得到压升速率变化函数；
根据所述压升速率变化函数和所述温度-压力函数，绘制所述压升速率变化曲线图。
5.如权利要求1所述的锂电池安全阀开启压力的设计方法，其特征在于，采用高斯函数对多个所述第一压力和多个所述第一温度进行拟合，得到所述温度-压力函数。
6.一种锂电池安全阀开启压力的设计系统，所述锂电池包括壳体和安全阀，所述安全阀设置于所述壳体，所述壳体包围形成电池腔，将所述锂电池设置于气密腔，其特征在于，包括：
原位实验模块，用于对所述锂电池进行加热或充电，且控制所述气密腔与所述锂电池的电池腔内的压力相同；
数据获取模块，用于获取所述电池腔内的多个第一压力和多个与多个所述第一压力一一对应的第一温度；
数据拟合模块，用于对多个所述第一压力和多个所述第一温度进行拟合，得到温度-压力函数；
数据分析模块，用于对所述温度-压力函数进行二次求导，计算二次导数为0时对应的压力值，基于所述二次导数为0时对应的压力值获得所述安全阀的开启压力值。
7.如权利要求6所述的锂电池安全阀开启压力的设计系统，其特征在于，所述数据分析
模块包括：
第一绘图模块，用于对所述温度-压力函数进行一次求导，并绘制压升速率曲线图；
第一查模块，用于根据所述压升速率曲线图到压升速率转折平台(20)；
第二绘图模块，用于对所述温度-压力函数进行二次求导，并绘制压升速率变化曲线图；
第二查模块，用于到与所述转折平台(20)对应的压升速率变化为0的压力值，所述压力值即为所述安全阀的开启压力值。
8.如权利要求7所述的锂电池安全阀开启压力的设计系统，其特征在于，所述第一绘图模块包括：
第一求导子模块，用于对所述温度-压力函数进行一次求导，得到压升速率函数；
第一绘图子模块，用于根据所述压升速率函数和所述温度-压力函数，绘制所述压升速率曲线图。
9.如权利要求7所述的锂电池安全阀开启压力的设计系统，其特征在于，所述第二绘图模块包括：
第二求导子模块，用于对所述温度-压力函数进行二次求导，得到压升速率变化函数；
第二绘图子模块，用于根据所述压升速率变化函数和所述温度-压力函数，绘制所述压升速率变化曲线图。
10.如权利要求6所述的锂电池安全阀开启压力的设计系统，其特征在于，所述数据拟合模块用于采用高斯函数对多个所述第一压力和多个所述第一温度进行拟合，得到所述温度-压力函数。
11.一种安全阀，其特征在于，所述安全阀的开启压力通过实现权利要求1至6中任一项所述设计方法的得到。
12.一种电池，其特征在于，包含如权利要求11所述的安全阀。
锂电池安全阀开启压力的设计方法、系统、安全阀及电池
技术领域
[0001]本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂电池安全阀开启压力的设计方法、系统、安全阀及电池。
背景技术
[0002]锂电池在热失控过程中，会发生胀包、泄气甚至是燃烧。单体热失控释放的高温烟气在电池包蔓延，造成热失控行为向临近的电池传播，造成整个模组甚至电池包热失控。电池包热失控会发生燃烧甚至爆炸，造成生命和财产损失。
[0003]动力锂电池单体根据壳体机构不同分为：圆柱形电池、方壳电池和软包电池。圆柱形电池和方壳电池都安装有安全阀。当电池内部压力高于某一阈值时，安全阀开启，将电池内部的压力提前释放。软包电池内的压力达到一定程度时，会从电芯的包裹材料铝塑膜的薄弱处释放。释放压力在一定程度上会降低电池热失控的危害。但是目前电池安全阀的泄放压力设计并不是十分合理，安全阀的泄放不能完全阻止热失控的发生。
发明内容
[0004]基于此，有必要针对怎样才能合理设计电池安全阀的泄放压力的问题，提供一种锂电池安全阀开启压力的设计方法、系统、安全阀及电池。
[0005]一种锂电池安全阀开启压力的设计方法，所述锂电池包括壳体和安全阀，所述安全阀设置于所述壳体，所述壳体包围形成电池腔，所述锂电池设置于气密腔，所述设计方法包括：
[0006]对所述锂电池进行加热或充电，且控制所述气密腔与所述锂电池的电池腔内的压力相同。
[0007]采集所述电池腔内的多个第一压力和多个与多个所述第一压力一一对应的第一温度。
[0008]对多个所述第一压力和多个所述第一温度进行拟合，得到温度-压力函数。[0009]对所述温度-压力函数进行二次求导，计算二次导数为0时对应的压力值，基于所述二次导数为0时对应的压力值获得所述
安全阀的开启压力值。
[0010]在一个实施例中，对所述温度-压力函数进行二次求导，计算二次导数为0时对应的压力值，基于所述二次导数为0时对应的压力值获得所述安全阀的开启压力值的包括：[0011]对所述温度-压力函数进行一次求导，获得压升速率曲线图。
[0012]根据所述压升速率曲线图获得压升速率转折平台。
[0013]对所述温度-压力函数进行二次求导，并获得压升速率变化曲线图。
[0014]到与所述转折平台对应的压升速率变化为0的压力值，所述压力值即为所述安全阀的开启压力值。
[0015]在一个实施例中，对所述温度-压力函数进行一次求导，获得压升速率曲线图的包括：
[0016]对所述温度-压力函数进行一次求导，得到压升速率函数。
[0017]根据所述压升速率函数和所述温度-压力函数，绘制所述压升速率曲线图。[0018]在一个实施例中，对所述温度-压力函数进行二次求导，并获得压升速率变化曲线图的包括：
[0019]对所述温度-压力函数进行二次求导，得到压升速率变化函数。
[0020]根据所述压升速率变化函数和所述温度-压力函数，绘制所述压升速率变化曲线图。
[0021]在一个实施例中，采用高斯函数对多个所述第一压力和多个所述第一温度进行拟合，得到所述温度-压力函数。
[0022]一种锂电池安全阀开启压力的设计系统。所述锂电池包括壳体和安全阀。所述安全阀设置于所述壳体。所述壳体包围形成电池腔。将所述锂电池设置于气密腔。所述设计系统包括原位实验模块、数据获取模块、数据拟合模块和数据分析模块。所述原位实验模块用于对所述锂电池进行加热或充电，且控制所述气密腔与所述锂电池的电池腔内的压力相同。所述数据获取模块用于获取所述电池腔内的多个第一压力和多个与多个所述第一压力一一对应的第一温度。所述数据拟合模块用于对多个所述第一压力和多个所述第一温度进行拟合，得到温度-压力函数。所述数据分析模块用于对所述温度-压力函数进行二次求导，计算二次导数为0时对应的压力值，基于所述二次导数为0时对应的压力值获得所述安全阀的开启压力值。
[0023]在一个实施例中，所述数据分析模块包括第一绘图模块、第一查模块、第二绘图模块和第二查模块。所述第一绘图模块用于对所述温度-压力函数进行一次求导，并绘制压升速率曲线图。所述第一查模块用于根据所述压升速率曲线图到压升速率转折平台。所述第二绘图模块用于对所述温度-压力函数进行二次求导，并绘制压升速率变化曲线图。所述第二查模块用于到与所述转折平台对应的压升速率变化为0的压力值，所述压力值即为所述安全阀的开启压力值。
[0024]在一个实施例中，所述第一绘图模块包括第一求导子模块和第一绘图子模块。所述第一求导子模块用于对所述温度-压力函数进行一次求导，得到压升速率函数。所述第一绘图子模块用于根据所述压升速率函数和所述温度-压力函数，绘制所述压升速率曲线图。[0025]在一个实施例中，所述第二绘图模块包括第二求导子模块和第二绘图子模块。所述第二求导子模块用于对所述温度-压力函数进行二次求导，得到压升速率变化函数。所述第二绘图子模块用于根据所述压升速率变化函数和所述温度-压力函数，绘制所述压升速率变化曲线图。
[0026]在一个实施例中，所述数据拟合模块用于采用高斯函数对多个所述第一压力和多个所述第一温度进行拟合，得到所述温度-压力函数。
[0027]一种安全阀，所述安全阀的爆破压力通过实现上述任一实施例的所述方法的得到。
[0028]一种电池，包含上述实施例所述的安全阀。
[0029]本申请实施例提供的所述锂电池安全阀开启压力的设计方法。所述锂电池包括壳体和安全阀。所述安全阀设置于所述壳体。所述壳体包围形成电池腔。将所述锂电池设置于气密腔。对所述锂电池进行加热或充电，直至所述锂电池发生热失控。且在加热或充电过程
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