本發(fā)明涉及電池安全，尤其是指一種基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥和控制方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，鋰電池、鈉電池等電池的防爆閥主要采用金屬刻痕結(jié)構(gòu)（如鋁箔刻痕）或高分子薄膜，這些結(jié)構(gòu)雖然可以實(shí)現(xiàn)泄壓，但是也存在一些缺陷。一方面，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的觸發(fā)壓力過(guò)高，泄壓閾值通常在0.5?mpa~2?mpa，難以滿(mǎn)足固態(tài)電池、柔性電池以及新型電池對(duì)超低壓泄壓（通常需要滿(mǎn)足小于0.2?mpa）的需求；另一方面，響應(yīng)速度慢，傳統(tǒng)刻痕結(jié)構(gòu)依賴(lài)機(jī)械斷裂，破裂時(shí)間較長(zhǎng)、響應(yīng)時(shí)間一般大于1s，無(wú)法應(yīng)對(duì)熱失控瞬間的快速壓力飆升。除了泄壓效果上的不足，這些現(xiàn)有的主動(dòng)泄壓方案的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜、成本高，難以小型化集成，無(wú)法適用于各種電池。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥和控制方法，可以降低泄壓閾值和成本、縮短響應(yīng)時(shí)間、適應(yīng)不同電池不同老化階段的安全需求。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥，包括：

3、泄壓薄膜，位于電池殼間、電池蓋板內(nèi)側(cè)，所述泄壓薄膜表面設(shè)有刻痕；

4、壓力傳感器模塊，設(shè)置在所述泄壓薄膜上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部壓力；

5、制動(dòng)模塊，設(shè)置在所述刻痕處并和所述壓力傳感器模塊連接；

6、當(dāng)所述壓力傳感器模塊監(jiān)測(cè)到的電池內(nèi)部壓力到達(dá)壓力閾值時(shí)，所述制動(dòng)模塊向所述泄壓薄膜通電，從而降低所述泄壓薄膜的強(qiáng)度，加速刻痕區(qū)域斷裂。

7、進(jìn)一步地，所述刻痕覆蓋所述泄壓薄膜，所述制動(dòng)模塊和所述刻痕位于所述泄壓薄膜的兩側(cè)。

8、進(jìn)一步地，所述泄壓薄膜為有機(jī)薄膜，所述制動(dòng)模塊為電熱絲，所述電熱絲沿所述刻痕的軌跡嵌入所述泄壓薄膜；所述有機(jī)薄膜的厚度為100μm~300μm，所述有機(jī)薄膜的基材為聚酰亞胺或聚醚醚酮。

9、進(jìn)一步地，所述有機(jī)薄膜的成分包括導(dǎo)電添加劑，所述導(dǎo)電添加劑為1wt.%~3wt.%的碳納米管或石墨烯微片、或0.1wt.%~1wt.%的合金微粒。

10、進(jìn)一步地，所述合金微粒的粒徑小于5μm，所述合金微粒的熔點(diǎn)為80°c?~150°c。

11、進(jìn)一步地，所述泄壓薄膜為金屬薄膜，所述金屬薄膜為鎳基合金箔或不銹鋼薄膜，所述制動(dòng)模塊的材料為壓電陶瓷。

12、進(jìn)一步地，所述制動(dòng)模塊包括多個(gè)壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片沿所述刻痕等距分布、或設(shè)置在所述泄壓薄膜的最薄處。

13、本發(fā)明還提供了一種基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥控制方法，包括：在使用所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥時(shí)，結(jié)合電池使用情況和電池健康狀態(tài)對(duì)所述壓力閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

14、進(jìn)一步地，所述結(jié)合電池使用情況和電池健康狀態(tài)對(duì)所述壓力閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，具體為：

15、設(shè)置電池的初始?jí)毫﹂撝担Y(jié)合電池的初始?jí)毫﹂撝?、已使用時(shí)間、電池循環(huán)次數(shù)、電池健康狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整壓力閾值。

16、進(jìn)一步地，所述結(jié)合電池的初始?jí)毫﹂撝?、已使用時(shí)間、電池循環(huán)次數(shù)、電池健康狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整壓力閾值時(shí)，實(shí)時(shí)調(diào)整的壓力閾值的計(jì)算方法為：

17、 pset= pset0×(1+ k t× t+ k n× ncycle- k s×(1-soh))，

18、其中， pset為實(shí)時(shí)調(diào)整的壓力閾值， pset0為電池的初始?jí)毫﹂撝担? t為電池已使用年限， ncycle為電池已循環(huán)次數(shù)，soh為電池健康狀態(tài)， k t、 k n、 k s為權(quán)重系數(shù)。

19、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

20、本發(fā)明通過(guò)壓力傳感器模塊監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部壓力，可以降低泄壓觸發(fā)壓力的誤差，有效避免電池進(jìn)入熱失控臨界狀態(tài)。通過(guò)主動(dòng)泄壓減少電池內(nèi)部不可逆損傷，延長(zhǎng)電池使用壽命。通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)控壓力閾值，適應(yīng)不同電池不同老化階段的安全需求，降低對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)精度的依賴(lài)，有效降低成本。通過(guò)壓力傳感器模塊和制動(dòng)模塊的聯(lián)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)。

技術(shù)特征：

1.一種基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥，其特征在于：所述刻痕覆蓋所述泄壓薄膜，所述制動(dòng)模塊和所述刻痕位于所述泄壓薄膜的兩側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥，其特征在于：所述泄壓薄膜為有機(jī)薄膜，所述制動(dòng)模塊為電熱絲，所述電熱絲沿所述刻痕的軌跡嵌入所述泄壓薄膜；所述有機(jī)薄膜的厚度為100μm~300μm，所述有機(jī)薄膜的基材為聚酰亞胺或聚醚醚酮。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥，其特征在于：所述有機(jī)薄膜的成分包括導(dǎo)電添加劑，所述導(dǎo)電添加劑為1wt.%~3wt.%?的碳納米管或石墨烯微片、或0.1wt.%~1wt.%的合金微粒。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥，其特征在于：所述合金微粒的粒徑小于5μm，所述合金微粒的熔點(diǎn)為80°c?~150°c。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥，其特征在于：所述泄壓薄膜為金屬薄膜，所述金屬薄膜為鎳基合金箔或不銹鋼薄膜，所述制動(dòng)模塊的材料為壓電陶瓷。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥，其特征在于：所述制動(dòng)模塊包括多個(gè)壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片沿所述刻痕等距分布、或設(shè)置在所述泄壓薄膜的最薄處。

8.一種基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥控制方法，其特征在于，在使用如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥時(shí)，結(jié)合電池使用情況和電池健康狀態(tài)對(duì)所述壓力閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥控制方法，其特征在于：所述結(jié)合電池使用情況和電池健康狀態(tài)對(duì)所述壓力閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，具體為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥控制方法，其特征在于：所述結(jié)合電池的初始?jí)毫﹂撝怠⒁咽褂脮r(shí)間、電池循環(huán)次數(shù)、電池健康狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整壓力閾值時(shí)，實(shí)時(shí)調(diào)整的壓力閾值的計(jì)算方法為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池安全技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)一種基于傳感器聯(lián)動(dòng)的電池主動(dòng)泄壓防爆閥和控制方法，防爆閥包括：泄壓薄膜，位于電池殼間、電池蓋板內(nèi)側(cè)，泄壓薄膜表面設(shè)有刻痕；壓力傳感器模塊，設(shè)置在泄壓薄膜上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部壓力；制動(dòng)模塊，設(shè)置在刻痕處并和壓力傳感器模塊連接；當(dāng)壓力傳感器模塊監(jiān)測(cè)到的電池內(nèi)部壓力到達(dá)壓力閾值時(shí)，制動(dòng)模塊向泄壓薄膜通電，從而降低泄壓薄膜的強(qiáng)度，加速刻痕區(qū)域斷裂。控制方法結(jié)合電池使用情況和電池健康狀態(tài)對(duì)壓力閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。本發(fā)明可以降低泄壓閾值和成本、縮短響應(yīng)時(shí)間、適應(yīng)不同電池不同老化階段的安全需求。

技術(shù)研發(fā)人員：侯肖瑞,孫賢書(shū)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：太倉(cāng)中科賽諾新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15