[發明專利]一種確定鋰離子電池安全充電條件的方法及裝置

在審

• 申請號: 201710657853.6
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107516750A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 李翔;龐靜
• 申請（專利權）人: 國聯汽車動力電池研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/0525;H02J7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,李官

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種確定鋰離子電池安全充電條件的方法及裝置。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、工作電壓高、充電速度快、自放電小等顯著優勢成為最有優勢的二次電池，當前鋰離子電池已被廣泛數碼產品、儲能電站、電動汽車等領域。隨著鋰離子電池應用領域的不斷拓展，其應用條件也愈加嚴苛。尤其是電動汽車領域，由于使用條件的要求，存在快速充電的需求，尤其是低溫下大倍率充電時，會引起電池較大的極化，并導致電池的析鋰發生，從而對電池的安全性能造成極大的危害，所以要提前確定出鋰離子電池安全充電條件，即確定鋰離子電池析鋰的邊界條件。

為了判斷電池是否析鋰，一般的做法是將電池在一定條件下進行充電后對電池進行拆解，判斷鋰離子電池是否析鋰，并經過一系列的試驗，確定鋰離子電池析鋰的邊界條件。例如公開號為CN106168652A的專利申請提到為了判斷電池是否析鋰，通過拆解電池，目視觀察判斷負極表面是否析鋰。一方面對于鋰離子電池，尤其是車用鋰離子電池，電池體積和容量較大，有些電池還是鋼殼電池，拆解電池需要耗費人力和物力，且對于少量的析鋰也無法做到目視觀察判斷，為此提出利用能譜、XRD分析手段觀察負極表面是否出現析鋰，但是由于拆解電池后再利用儀器進行測試待觀察的負極表面會暴露在空氣中一段時間，由于析出的金屬鋰非常活潑，往往在進行測試前已反應生成碳酸鋰等產物，并會帶來錯誤的判斷。公開號為CN106093777A的專利申請提到通過比較電池循環時的庫倫效率來判斷電池是否出現析鋰，一方面，電池的析鋰會導致庫倫效率的變化，但是庫倫效率的變化卻不一定是出現了析鋰；另一方面，此方法過程繁瑣，為了得到電池庫倫效率的規律，需要進行多周的循環。因此準確地判定鋰離子電池的析鋰并確定鋰離子電池安全充電條件是當前亟需解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種確定鋰離子電池安全充電條件的方法及裝置，實現了確定鋰離子電池安全充電的條件，提高鋰離子電池在快速充電情況下的安全性。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一方面，本發明提供了一種確定鋰離子電池安全充電條件的方法，包括：

在預設溫度下采用預設充電倍率對三電極鋰離子電池進行充電；其中，所述三電極鋰離子電池的電極分別為：正極、負極和參比電極；

若所述負極與所述參比電極之間的電壓差大于零，則確定所述三電極鋰離子電池未發生析鋰，即在所述預設溫度下采用所述預設充電倍率對鋰離子電池充電為安全充電條件。

可選地，所述在預設溫度下采用預設充電倍率對三電極鋰離子電池進行充電的步驟，之前還包括：

將參比電極置于鋰離子電池的裸電芯的外側制成三電極鋰離子電池。

可選地，所述參比電極平行或垂直于鋰離子電池的正負極片。

可選地，所述參比電極的材料為：金屬鋰或鋰合金；所述鋰合金包括：鋰錫合金、鋰銅合金或鋰鋁合金。

可選地，所述參比電極的形狀為：一維棒狀或二維片狀。

可選地，所述預設溫度的范圍為：-40℃～55℃。

可選地，所述預設充電倍率的范圍為：0.1C～10C。

可選地，對三電極鋰離子電池進行充電的設備為：電池充放電測試儀或電化學工作站；測量三電極鋰離子電池的負極與參比電極間的電壓的設備為：電化學工作站、萬用表或電壓表。

另一方面，本發明提供了一種確定鋰離子電池安全充電條件的裝置，包括：

充電單元，用于在預設溫度下采用預設充電倍率對三電極鋰離子電池進行充電；其中，所述三電極鋰離子電池的電極分別為：正極、負極和參比電極；

判斷單元，用于若所述負極與所述參比電極之間的電壓差大于零，則確定所述三電極鋰離子電池未發生析鋰，即在所述預設溫度下采用所述預設充電倍率對鋰離子電池充電為安全充電條件。

可選地，所述裝置還包括：

制備單元，用于將參比電極置于鋰離子電池的裸電芯的外側制成三電極鋰離子電池。

由上述技術方案可知，本發明所述的一種確定鋰離子電池安全充電條件的方法及裝置，實現確定鋰離子電池安全充電的條件，從而避免鋰離子電池因不合理的充電條件導致析鋰影響鋰離子電池的安全性，達到提高鋰離子電池的使用壽命和安全性能的目的，并且具有簡單、容易操作的優點。

附圖說明