动力锂电池充电安全边界划分方法及应用与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种动力锂电池充电安全边界划分方法及应用。


背景技术：

2.锂离子电池具有能量密度高、自放电低、循环性能好、技术相对成熟等诸多优点，近些年受到了汽车行业的高度重视，汽车动力用锂离子电池迎来了迅猛发展的机遇。然而，为了满足人们对电动汽车续航能力不断提升的希冀和解决电动汽车充电焦虑问题，动力锂离子电池以牺牲材料稳定性和损伤电池寿命为代价换来了能量密度与等级和充电快速等指标的持续提高，因此也造成高比能动力电池的安全性问题愈发尖锐。
3.动力锂离子电池充电安全问题可划分为电池充电热失控前的安全问题以及电池充电热失控后以及火灾等相关的安全问题。其中，电池充电热失控前的安全问题主要是指充电安全边界划分，以及充电安全预警这两个问题。针对动力锂离子电池充电安全边界划分及充电安全预警的研究方法整体有两条路线：一是实验研究法，通过物理过程及现象明确；二是模型研究实验数据驱动法，侧重数学模型的建立以及用数据训练模型。较多研究者采用实验研究法对电池充电过程(如，过充滥用过程、快充过程等)特性、热失控机制等进行解析，在实验基础上基于不同的准则将充电过程划分成几个不同的阶段，并对充电不同阶段的电池材料损伤机理进行分析，从中提取出关键的临界值作为不同充电情况下的电池安全预警信息。也有研究者从概率与统计学角度出发构造了服从cauchy分布的安全函数，进而提出了安全函数以实现对电池充电安全的描述。
4.然而，以上两种研究方法均存在一定不足，具体体现在：一是通过大量实验对不同材料及容量体系、不同尺寸及结构电池的基本参数分析的结果，实际上对实验条件较为敏感，结论移植性和规律普适性相对较差，有待进一步提高；二是基于数学原理模型，如前面提到的概率模型，它不仅需要大量的数据来驱动，数据的质量还对模型预测结果的准确度有重要影响，充电条件多变时，就需要引入较多参数去改进模型，这可能就会需要车辆搭载具有较高运算能力的系统。无论哪种研究方法，它们都不能提前预知充电电池何时发生热失控，或确定电池在充电热失控前相对较为安全的时间有多长，即不能根据当前状态来判断下一状态是安全还是危险，以及从当前状态到下一状态需要多长的时间。
5.因此，在动力锂离子电池安全领域，亟需找寻和探索一种能够兼容和缓轻实验研究法和模型研究实验数据驱动法优势及劣势的、既可以划分电池充电安全边界又能够高效准确预警电池充电安全风险的新方法。


技术实现要素：

6.本发明提供一种动力锂电池充电安全边界划分方法及应用，用以解决现有动力锂离子电池充电安全边界划分及充电安全预警的研究方法存在的缺陷，能够兼容和缓轻实验研究法和模型研究实验数据驱动法优势及劣势，既可以划分电池充电安全边界又能够高效
准确预警电池充电安全风险。
7.本发明提供一种动力锂电池充电安全边界划分方法，通过对动力锂电池进行充电，计算并记录充电过程中动力锂电池的电池电势能状态sov和电池热势能状态sot，将同一时间下的动力锂电池的所述电池电势能状态sov和所述电池热势能状态sot的比值记为电池充电安全状态sos；若电池充电安全状态sos≥1，则电池处于安全状态，若电池充电安全状态sos《1，则电池处于非安全状态；电池充电安全状态sos＝1记为锂电池充电安全边界。
8.根据本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，所述对动力锂电池进行充电的过程具体如下：先在动力锂电池上贴上热电偶，再将动力锂电池进行充电，并以充电开始时动力锂电池的电压值和所述热电偶测得的温度值作为初始电压v
ref
和初始温度t
ref
；对动力锂电池进行充电，实时采集动力锂电池的实时电压v
t
和实时温度t
t
，直至电池发生热失控，充电过程中通过实时测得的实时电压v
t
与初始电压v
ref
计算实时的电池电势能状态sov，通过实时测得的实时温度t
t
与初始温度t
ref
计算实时的电池热势能状态sot。
9.根据本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，所述电池电势能状态sov通过以下过程得到：sov≡(v
*
)2×
100％，其中v
*
为电池相对电压；所述电池热势能状态sot通过以下过程得到：sot≡(t
*
)2×
100％，其中t
*
为电池相对温度。
10.根据本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，所述热电偶贴于所述动力锂电池表面，位于所述动力锂电池的大表面中心或正负极极耳中心或泄爆口。
11.根据本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，所述动力锂电池进行充电的过程中，对时间进行无量纲化处理得到无量纲化时间soc
t
，根据所述电池充电安全状态sos相对时间的变化，拟合出所述电池充电安全状态sos相对所述无量纲化时间soc
t
的变化关系。
12.根据本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，所述无量纲化时间soc
t
通过以下公式进行无量纲化处理：其中a为电池容量，单位是ah；c为充电倍率；t为时间，单位是s。
13.根据本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，电池充电安全状态sos《1后，所述动力锂电池发生热失控时对应的所述电池充电安全状态sos值记为报警阈值，超过所述报警阈值后，所述动力锂电池发生热失控。
14.根据本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，根据所述电池充电安全状态sos的值，划分出电池过充滥用情况下的四个安全等级，分别为：
15.safety level i：sos≥1，电池处于安全状态；
16.safety level ii：a≤sos《1，电池安全状态衰退，但距离热失控状态较远；
17.safety level iii：b≤sos《a，电池安全状态进一步衰退，距离热失控状态较近；
18.safety level iv：0≤sos《b，电池处于发生热失控状态；
19.其中b为所述报警阈值；a为预警阈值，其值为所述报警阈值与1的中间值。
20.本发明还提供一种电池抗过充能力的确定方法，应用上述动力锂电池充电安全边
界划分方法，引出电池抗过充能力soc
ao
的定量描述，即sos≥1时，最大的无量纲化时间soc
t,max
，根据定义可得：soc
ao
＝soc
t,max
＝{soc
t
|sos≥1}
max
。
21.本发明还提供一种解析和重构电池材料在充电条件下的失效过程和机理得方法，应用上述动力锂电池充电安全边界划分方法，在电池充电安全状态sos大于所述报警阈值的过程中，随时停止对动力锂电池充电，待动力锂电池可以进行拆解时，对动力锂电池材料进行表征实验，以解析电池过充失效机制。
22.本发明提供的一种动力锂电池充电安全边界划分方法及应用，从电学中“电势能”及传热学中“热势能”基本概念出发，并从能量转换角度审视动力锂离子电池充电过程，将无量纲的相对“电势能”与无量纲的相对“热势能”之比定义为电池充电安全状态(state of charging safety,sos)，并提出基于电池充电安全状态来研究动力锂离子电池充电安全边界划分以及电池充电安全预警等问题的方法。本发明所提供的电池充电安全状态，其物理意义清晰明确适用性广，数学描述简单无需强大算力来运算，能够兼容和缓轻实验研究法和模型研究实验数据驱动法优势及劣势，既可以划分电池充电安全边界又能够高效准确预警电池充电安全风险。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明在不同充电倍率充电条件下电池充电安全状态sos随无量纲化时间soc
t
的变化示意图；
25.图2是图1中电池充电安全状态sos随无量纲化时间soc
t
变化曲线线性拟合关系示意图；
26.图3是本发明在初始荷电状态下电池充电安全状态sos随无量纲化时间soc
t
的变化示意图；
27.图4是本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法中电池充电安全状态sos和温度相对时间的变化示意图。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特
征。
30.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
31.本发明提供一种动力锂电池充电安全边界划分方法，通过对动力锂电池进行充电，计算并记录充电过程中动力锂电池的电池电势能状态sov和电池热势能状态sot，将同一时间下的动力锂电池的电池电势能状态sov和电池热势能状态sot的比值记为电池充电安全状态sos；若电池充电安全状态sos≥1，则电池处于安全状态，若电池充电安全状态sos《1，则电池处于非安全状态；电池充电安全状态sos＝1记为锂电池充电安全边界。
32.当电池充电时，热与电是强耦合在一起的，这就造成不仅在热电解耦方面困难较大，还在单独依靠温度或电压来对电池安全性进行定量分析方面存在困难。而从能量相对转移路径角度出发，则提供了一种解决热电强耦合问题的思路。本发明从电学中“电势能”及传热学中“热势能”基本概念出发，将相对“电势能”与相对“热势能”之比定义为电池充电安全状态，并以电池充电安全状态作为一种研究动力锂离子电池充电安全边界问题以及电池充电安全预警方法。
33.本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，对同一批规格的动力锂电池取出样品进行测试，通过样品动力锂电池的测试得到该批次动力锂电池的安全边界。对样品动力锂电池进行充电的过程具体如下：先在动力锂电池上贴上热电偶(热电偶贴于动力锂电池表面，位于动力锂电池的大表面中心或正负极极耳中心或泄爆口或其它表面位置)，再将动力锂电池以1c恒流进行充电，并以充电开始时动力锂电池的电压值和所述热电偶测得的温度值作为初始电压v
ref
和初始温度t
ref
；在电池连接好充放电仪并确认电池温度采集系统正常工作后，以不同充电倍率(0.5c、1c、3c、5c)对动力锂电池进行充电(一般先将动力锂电池充满电，再在不同倍率下进行过充电)，实时采集动力锂电池的实时电压v
t
和实时温度t
t
，直至电池发生热失控，充电过程中通过实时测得的实时电压v
t
与初始电压v
ref
计算实时的电池电势能状态sov，通过实时测得的实时温度t
t
与初始温度t
ref
计算实时的电池热势能状态sot。
34.电池电势能状态sov通过以下过程得到：sov≡(v
*
)2×
100％，其中v
*
为电池相对电压；电池热势能状态sot通过以下过程得到：sot≡(t
*
)2×
100％，其中t
*
为电池相对温度。
35.通常本发明的这种动力锂电池充电安全边界划分方法得出电池充电安全状态sos相对常规时间的数据即可，考虑到由于电池在高、低充电倍率下的发生热失控的时间差异显著，为了便于对比和分析数据，本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，可以对时间进行无量纲化处理得到无量纲化时间soc
t
。动力锂电池进行充电的过程中，对时间进
行无量纲化处理得到无量纲化时间soc
t
，根据电池充电安全状态sos相对时间的变化，拟合出电池充电安全状态sos相对无量纲化时间soc
t
的变化关系。无量纲化时间soc
t
通过以下公式进行无量纲化处理：其中a为电池容量，单位是ah；c为充电倍率；t为时间，单位是s。
36.通过实时的电池电势能状态sov和实时的电池热势能状态sot，结合无量纲化时间soc
t
，最终，获得电池安全状态sos随无量纲时间soc
t
的变化曲线如图1所示。
37.正如前面所述，电池热势能的积累对电池安全是不利的。针对过充滥用情况，sos≥1时，电池电势能的积累相对高于电池热势能的积累，电池是相对安全的，无需预警，也可以说虽然电池发生了过充滥用，但此时电池是有一定抗过充能力的。sos《1时，电池电势能的积累相对低于电池热势能的积累，电池开始愈发不安全。
38.根据本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法，电池充电安全状态sos《1后，动力锂电池发生热失控时对应的电池充电安全状态sos值记为报警阈值(实际在确定出的报警阈值要加一点提前量，留出电池发生反应时间)，超过所述报警阈值后，动力锂电池发生热失控。在此基础上，可以通过拟合数据的方式，将电池充电安全状态sos从开始到达到报警阈值过程中的数据拟合成线性关系或其他有规则的关系，通过拟合后的数据可以判断，在一定倍率充电条件下，某个时间点到电池发生热失控的时间有多少，细化动力锂电池的性能。根据电池充电安全状态sos的值，划分出电池过充滥用情况下的四个安全等级，分别为：
39.safety level i：sos≥1，电池处于安全状态；
40.safety level ii：a≤sos《1，电池安全状态衰退，但距离热失控状态较远；
41.safety level iii：b≤sos《a，电池安全状态进一步衰退，距离热失控状态较近；
42.safety level iv：0≤sos《b，电池处于发生热失控状态；
43.其中b为报警阈值；a为预警阈值，其值为报警阈值与1的中间值。
44.具体地，参照图1中的数据所示，sos》1时表明，电池电势能的积累相对高于电池热势能的积累，电池是相对安全的，无需预警，也可以说虽然电池发生了过充滥用，但此时电池是有一定抗过充能力的。sos《1时表明，电池电势能的积累相对低于电池热势能的积累，电池开始愈发不安全。根据图1的测试结果可知，sos《0.2时，均发生热失控，因此可将sos＝0.2定为电池过充发生热失控的报警阈值。从图1中还可发现，在sos在0.2～1.0范围内，sos随soc
t
几乎成线性关系，线性拟关系验证结果如图2所示，说明了上述线性关系近似成立。该线性关系的成立，可以大致预测电池过充滥用当前状态至热失控报警阈值状态(sos＝0.2)的时间，从一定程度上解决了热失控发生时间的预测问题。
45.进一步地，为了划分出用于预警的sos阈值，需要考虑预警阈值不宜与报警阈值(sos＝0.2)过于接近，也不能过于接近sos＝1.0(容易造成误预警)，因此不妨取几条曲线线性区间的中点，即sos＝0.6作为预警阈值。最终，划分出电池过充滥用情况下的四个安全等级：safety level i(sos≥1.0)，表明电池处于安全状态；safety level ii(0.6≤sos＜1.0)，表明电池安全状态衰退，但距离发生热失控的状态还很远；safety level iii(0.2≤sos＜0.6)，表明电池安全状态进一步衰退，距离发生热失控的状态越来越近；safety level iv(0≤sos＜0.2)，是最高安全风险等级，表明电池在这一等级内会发生热失控。
46.从本发明提出的电池充电安全状态出发，具体实施到关于充电池热失控预警和报警阈值的选取规则并非惟一，其它充电方式引起电池安全性下降的情况及安全预警和报警阈值选取规则也在本专利的保护范围内。
47.下面以三元方形电池在满电态和非满电态情况下充电来说明本发明的另一例实施例。
48.准备两块电池，其中一块电池按照以下操作充满电：先以1c恒流充电至上限电压，随后保持恒压充电直至电流小于0.05c，最后将静置30min。标记充满电的电池为full，未充电电池为not full，随后对两块电池基本参数(尺寸、质量、开路电压、内阻等)进行测量并拍照记录保存。在电池表面(一般选择大面中心、正负极极耳中心、或泄爆口等位置，本实施例选择大面中心)贴上热电偶并以热电偶所测位点温度代表电池温度。
49.其它条件不变，以1c电流分别对两块电池进行恒流充电，由于该电池有防过充热失控保护装置，故最终电池未发生热失控失控安全问题，但我们依旧可以用sos方法来研究电池充电安全边界划分及充电安全预警问题。
50.如图3所示可以发现，该电池在满电态和非满电态情况下充电的安全状态sos随时间的变化曲线大致分为3个阶段，分别是sos上升阶段、sos缓慢下降阶段以及sos迅速下降阶段。两个曲线变化的相同点，一是sos上升段时间基本相同，约为90s；二是sos迅速下降段的斜率基本相同，为-1.79*10-3
/s。两个曲线在sos缓慢下降阶段存在显著差异，显然这主要与电池试验前的初始荷电状态(state of charge,soc)有关。
51.以上分析表明本发明不仅可以明确划分电池充电安全边界，还可以讨论初始荷电状态对电池充电安全边界的影响。此外，基于本发明的动力锂电池充电安全边界划分方法，可以找出安全边界过渡点，这意味着，可以进一步解析和重构电池材料在充电条件下更为细致的失效过程和机理。
52.具体地，本发明还提供一种解析和重构电池材料在充电条件下的失效过程和机理得方法，应用上述动力锂电池充电安全边界划分方法，在电池充电安全状态sos大于所述报警阈值的过程中，随时停止对动力锂电池充电，待动力锂电池可以进行拆解时，对动力锂电池材料进行表征实验，以解析电池过充失效机制。可以选取多个点进行表征实验，只要满足是在热失控之前的数据即可，和以往通过比较对电池过充至发生热失控的总时间的长短来判定电池抗过充能力的强弱相比，本方法可以进一步缩短判定电池发生失效(不需要让电池发生热失控)的时间，即本技术提出了一种可以找到电池过充失效临界点的方法，这可为研究充电池失效机理提供方法和技术支撑，比如，通过监控充电池安全状态sos，在电池达到soc
t,max
时停止对电池过充，待电池可以进行拆解时(如，电池温度降至常温并保持一段时间等操作后，人为判定是否可以对电池进行拆解)，可以对诸如正负极、隔膜、电解液等电池材料进行表征实验(如xrd、icp、sem、eds、xps、dsc、ms、tg-ms、tg-dsc等)以解析电池过充失效机制。
53.下面以磷酸铁锂方形电池在满电态情况下充电来说明本发明的第三个实施例。
54.本实施例的磷酸铁锂电池容量为100ah，以1c电流恒流充电至4.0v后停止实验，本实验数据曲线如图4所示。
55.从图4中可以发现，尽管电池以较大电流1c＝100a进行充电，但实验过程中的安全状态sos却是不断增加的，这表明电池在此充电条件下是安全的。由于充电过程中电压不断
升高，再考虑到sos的定义可知，电池在此充电过程中的安全性的提高，归因于电池温度的降低，这表明电池在充电实验进行过程中与环境有较为良好的热交换，即通过强化电池将热传递给环境的过程，有利于提高电池在充电过程中的安全性。
56.本发明还提供一种电池抗过充能力的确定方法，应用上述动力锂电池充电安全边界划分方法，引出电池抗过充能力soc
ao
的定量描述，即sos≥1时，最大的无量纲化时间soc
t,max
，此处的最大的无量纲时间soc
t,max
对应电池达到最大荷电量所需要的时间，根据定义可得：soc
ao
＝soc
t,max
＝{soc
t
|sos≥1}
max
。由图1曲线可以看出，电池的抗过充能力soc
t,max
随着充电倍率(c-rate)的增加而减小，这是充电电流越大，电池极化越严重，可充入电池的电量越少，电流的热效应越强和电池内部副反应越剧烈，而电池更加快速失效所致。
57.本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法及应用主要针对充电过程中进行边界划分，同样的也适用于放电过程中，在放电过程中本方法也可以用同样的方法进行安全边界划分。
58.综上所述，本发明提供的动力锂电池充电安全边界划分方法及应用，从电学中“电势能”及传热学中“热势能”基本概念出发，并从能量转换角度审视动力锂离子电池充电过程，将无量纲的相对“电势能”与无量纲的相对“热势能”之比定义为电池充电安全状态，并提出基于电池充电安全状态来研究动力锂离子电池充电安全边界划分以及电池充电安全预警等问题的方法。本发明所提供的电池充电安全状态，其物理意义清晰明确适用性广，数学描述简单无需强大算力来运算，能够兼容和缓轻实验研究法和模型研究实验数据驱动法优势及劣势，既可以划分电池充电安全边界又能够高效准确预警电池充电安全风险。
59.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种动力锂电池充电安全边界划分方法，其特征在于，通过对动力锂电池进行充电，计算并记录充电过程中动力锂电池的电池电势能状态sov和电池热势能状态sot，将同一时间下的动力锂电池的所述电池电势能状态sov和所述电池热势能状态sot的比值记为电池充电安全状态sos；若电池充电安全状态sos≥1，则电池处于安全状态，若电池充电安全状态sos<1，则电池处于非安全状态；电池充电安全状态sos＝1记为锂电池充电安全边界。2.根据权利要求1所述的动力锂电池充电安全边界划分方法，其特征在于，所述对动力锂电池进行充电的过程具体如下：先在动力锂电池上贴上热电偶，再将动力锂电池进行充电，并以充电开始时动力锂电池的电压值和所述热电偶测得的温度值作为初始电压v
ref
和初始温度t
ref
；对动力锂电池进行充电，实时采集动力锂电池的实时电压v
t
和实时温度t
t
，直至电池发生热失控，充电过程中通过实时测得的实时电压v
t
与初始电压v
ref
计算实时的电池电势能状态sov，通过实时测得的实时温度t
t
与初始温度t
ref
计算实时的电池热势能状态sot。3.根据权利要求2所述的动力锂电池充电安全边界划分方法，其特征在于，所述电池电势能状态sov通过以下过程得到：sov≡(v
*
)2×
100％，其中v
*
为电池相对电压；所述电池热势能状态sot通过以下过程得到：sot≡(t
*
)2×
100％，其中t
*
为电池相对温度。4.根据权利要求2所述的动力锂电池充电安全边界划分方法，其特征在于，所述热电偶贴于所述动力锂电池表面，位于所述动力锂电池的大表面中心或正负极极耳中心或泄爆口。5.根据权利要求1所述的动力锂电池充电安全边界划分方法，其特征在于，所述动力锂电池进行充电的过程中，对时间进行无量纲化处理得到无量纲化时间soc
t
，根据所述电池充电安全状态sos相对时间的变化，拟合出所述电池充电安全状态sos相对所述无量纲化时间soc
t
的变化关系。6.根据权利要求5所述的动力锂电池充电安全边界划分方法，其特征在于，所述无量纲化时间soc
t
通过以下公式进行无量纲化处理：其中a为电池容量，单位是ah；c为充电倍率；t为时间，单位是s。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的动力锂电池充电安全边界划分方法，其特征在于，电池充电安全状态sos<1后，所述动力锂电池发生热失控时对应的所述电池充电安全状态sos值记为报警阈值，超过所述报警阈值后，所述动力锂电池发生热失控。8.根据权利要求7所述的动力锂电池充电安全边界划分方法，其特征在于，根据所述电池充电安全状态sos的值，划分出电池过充滥用情况下的四个安全等级，分别为：safety level i：sos≥1，电池处于安全状态；
safety level ii：a≤sos<1，电池安全状态衰退，但距离热失控状态较远；safety level iii：b≤sos<a，电池安全状态进一步衰退，距离热失控状态较近；safety level iv：0≤sos<b，电池处于发生热失控状态；其中b为所述报警阈值；a为预警阈值，其值为所述报警阈值与1的中间值。9.一种电池抗过充能力的确定方法，其特征在于，应用权利要求1-6中任意一项所述的动力锂电池充电安全边界划分方法，引出电池抗过充能力soc
ao
的定量描述，即sos≥1时，最大的无量纲化时间soc
t,max
，根据定义可得：soc
ao
＝soc
t,max
＝{soc
t
|sos≥1}
max
。10.一种解析和重构电池材料在充电条件下的失效过程和机理得方法，其特征在于，应用权利要求1-8中任意一项所述的动力锂电池充电安全边界划分方法，在电池充电安全状态sos大于所述报警阈值的过程中，随时停止对动力锂电池充电，待动力锂电池可以进行拆解时，对动力锂电池材料进行表征实验，以解析电池过充失效机制。

技术总结
本发明提供一种动力锂电池充电安全边界划分方法及应用，通过对动力锂电池进行充电，计算并记录充电过程中动力锂电池的电池电势能状态SOV和电池热势能状态SOT，将同一时间下的动力锂电池的所述电池电势能状态SOV和所述电池热势能状态SOT的比值记为电池充电安全状态SOS；若电池充电安全状态SOS≥1，则电池处于安全状态，若电池充电安全状态SOS<1，则电池处于非安全状态；电池充电安全状态SOS＝1记为锂电池充电安全边界。本发明提供的电池充电安全状态，其物理意义清晰明确适用性广，数学描述简单，无需强大算力来运算，能够兼容和缓轻实验研究法和模型研究实验数据驱动法优势及劣势，既可以划分电池充电安全边界又能够高效准确预警电池充电安全风险。确预警电池充电安全风险。确预警电池充电安全风险。


技术研发人员：毕山松 方升 崔义 余章龙 方彦彦 沈雪玲 冯展
受保护的技术使用者：国联汽车动力电池研究院有限责任公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/21