[發(fā)明專利]一種鋰離子電池析鋰的無(wú)損檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811037776.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN109358290A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李維;張青勇;高紅;曹志穎;陳輝;宋華杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市比克動(dòng)力電池有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/378
• 分類號(hào): G01R31/378;H01M10/42
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 鄧義華;王瑋

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池析鋰的無(wú)損檢測(cè)方法。本發(fā)明針對(duì)金屬鋰析出的特點(diǎn)，對(duì)充電過(guò)程中的金屬鋰析出進(jìn)行檢測(cè)，從而為充電策略的選擇與控制提供一種無(wú)損且有效的方法。具體步驟為對(duì)待測(cè)電池進(jìn)行恒流充電，然后對(duì)電池進(jìn)行間歇性電化學(xué)激勵(lì)，分析電池電壓變化與時(shí)間的關(guān)系，如果電化學(xué)激勵(lì)前后，待測(cè)鋰離子電池電壓的差值的變化率發(fā)生躍遷現(xiàn)象，則說(shuō)明所述鋰離子電池出現(xiàn)析鋰過(guò)程。本發(fā)明中鋰離子電池析鋰的無(wú)損檢測(cè)方法，操作簡(jiǎn)單易行，不需要復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，適用于不同型號(hào)的鋰離子電池，可用于動(dòng)力電池充電過(guò)程中的金屬鋰析出檢測(cè)，還能為電芯設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池析鋰的無(wú)損檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

2020年，國(guó)家提出鋰離子電池單體比能量≥300Wh/kg，這也是為了滿足用戶對(duì)續(xù)航里程的焦慮最直接的解決方法，通過(guò)比能量的增加，可以減小電池組中單體電池的數(shù)量和重量，從而做到降成本和提升整體性能的目的。目前行業(yè)內(nèi)該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)主要采用的是高鎳正極/含Si負(fù)極，在高合格率和高可靠性的基礎(chǔ)上，目前負(fù)極還是以石墨負(fù)極為主，加入少量的Si，提升負(fù)極的容量，從而提升整個(gè)電芯的比能量。能量密度提升過(guò)程中，終端用戶提出電池必須滿足一定程度的快速充電性能，因?yàn)榭焖俪潆娦阅苣艽罅抗?jié)省用戶時(shí)間成本，在與燃油車進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中，增強(qiáng)純電動(dòng)汽車的競(jìng)爭(zhēng)力，除了能量密度高、充電速率快，還有就是成本的下降也是一個(gè)難點(diǎn)。

高能量密度、快速充電特性和低成本要求對(duì)應(yīng)到電池負(fù)極上，意味著高壓實(shí)密度、高Si含量、快速充電特性和低成本石墨的應(yīng)用，這些都給石墨的應(yīng)用帶來(lái)極大的考驗(yàn)。在電池充電過(guò)程中，負(fù)極的電位和金屬鋰電位基本接近，極易造成鋰枝晶的析出，從而給電池的安全和循環(huán)性能帶來(lái)惡劣的影響。

針對(duì)鋰離子電池鋰枝晶析出的問(wèn)題，開發(fā)者希望能夠及時(shí)準(zhǔn)確地判斷鋰離子電池在充電過(guò)程中的析鋰情況，進(jìn)而為鋰離子電池選擇合適的充電參數(shù)。目前開發(fā)者對(duì)鋰電池的析鋰做了大量的研究，并提出了相應(yīng)的析鋰檢測(cè)方法，包括拆解法和無(wú)損檢測(cè)方法。拆解法屬于破壞性的檢測(cè)方法，對(duì)電池進(jìn)行拆解之后無(wú)法進(jìn)行后續(xù)的分析測(cè)試，更重要的是在電池的拆解過(guò)程中，存在嚴(yán)重的安全隱患，容易因操作不當(dāng)或生產(chǎn)環(huán)境不良而發(fā)生安全事故，導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失，甚至危害工作人員的人身安全。

目前拆解法正逐步被無(wú)損檢測(cè)所替代，無(wú)損檢測(cè)不需對(duì)電池進(jìn)行不可逆的拆解就能獲取電池析鋰的情況。申請(qǐng)?zhí)枮?01711141760.4名為《鋰離子電池析鋰的檢測(cè)方法》的中國(guó)發(fā)明專利，該專利公開了一種鋰離子電池析鋰的檢測(cè)方法：將待測(cè)鋰離子電池預(yù)化成后進(jìn)行擱置封口，具體為一次擱置；大電流恒流充電；二次擱置；小電流恒流恒壓充電。若在小電流恒流恒壓充電過(guò)程中某一階段出現(xiàn)電壓連續(xù)下降，則判定待測(cè)鋰離子電池有析鋰現(xiàn)象。該方法原理較為簡(jiǎn)單，但是擱置封口時(shí)間較長(zhǎng)，檢測(cè)過(guò)程需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，檢測(cè)效率較低。申請(qǐng)?zhí)枮?01810194583.4名為《析鋰檢測(cè)方法及裝置》的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種析鋰檢測(cè)方法，通過(guò)收集電池放電過(guò)程中的電壓信號(hào)，獲取電池的放電曲線；然后通過(guò)放電曲線，獲取電池的電壓波動(dòng)曲線，根據(jù)電壓波動(dòng)曲線檢測(cè)電池是否發(fā)生析鋰。該檢測(cè)方法具有較高的準(zhǔn)確性，但是檢測(cè)過(guò)程中涉及到的計(jì)算過(guò)程和數(shù)學(xué)模型較為復(fù)雜。申請(qǐng)?zhí)枮?01610255360.5名為《充電電池析鋰的檢測(cè)方法、電池管理系統(tǒng)及電池系統(tǒng)》的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種充電電池析鋰的檢測(cè)方法，對(duì)待測(cè)電池進(jìn)行脈沖充電，獲取電池在設(shè)定的荷電狀態(tài)下的極化電位，將極化電位與預(yù)設(shè)的極化電位閾值進(jìn)行比較，如果極化電位大于預(yù)設(shè)的極化電位閾值，則判定充電電池在脈沖充電過(guò)程中發(fā)生析鋰。上述檢測(cè)方法在不拆解鋰電池的情況下，通過(guò)獲取合適的電學(xué)參數(shù)，然后對(duì)電學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析，繼而能夠得到鋰電池的析鋰情況。在鋰電池測(cè)試過(guò)程中，尋找更簡(jiǎn)單的無(wú)損檢測(cè)方法，準(zhǔn)確判定電池析鋰情況，擴(kuò)大檢測(cè)方法的適用性，在鋰離子電池測(cè)試領(lǐng)域還存在很大的進(jìn)步空間。

發(fā)明內(nèi)容