基于预测误差的锂离子电池热失控预警方法研究

作     者：蒋建杰 楼平 徐国华 来骏 王瑶 曹志成 张炜鑫 曹元成 

作者机构：湖州电力设计院有限公司 国网浙江省湖州供电公司 华中科技大学电气与电子工程学院 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：浙江泰仑集团有限责任公司科技项目(HZJTKJ2022-04) 

主　　题：锂离子电池 热失控 数据集 预测误差 早期预警 

摘      要：锂离子电池对于推动可再生能源的广泛利用、实现电网的平稳运行等具有举足轻重的意义，但其热失控形成的热蔓延会造成巨大损失。锂离子电池热失控预警技术已经成为预防电池安全问题的有效手段。以280Ah方形铝壳磷酸铁锂（LFP）电池为例，本文搭建了锂离子电池热失控试验平台，采用正常循环与过充诱发热失控的方式，采集了锂电池表面温度、输出电压及电池膨胀压力信号等数据集，样本总量为66895个，其中过充热失控样本245个。该数据集在时间序列上描述了电池从正常循环到过充再到热失控的连续过程，通过测量电池膨胀压力信号，有效映射了电池内部体积变化。进一步在数据集的基础上，设计了一种基于注意力机制-残差结构-长短时记忆网络（SE-Res-LSTM）的电池膨胀压力回归预测算法，并利用预测误差对电池过充热失控进行实时检测。在时效性上，在电池发生过充12s后，即能检出早期过充热失控风险，相比于以电池表面达到60℃的温度划分方法提早233s，显著提高了预警时效性和准确性。