[發明專利]一種鋰電池電化學極化阻抗的檢測方法

在審

• 申請號: 201910430039.X
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110118942A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 王新東;阮培國;王萌;丁夏楠
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明屬于鋰電池技術領域，具體涉及一種鋰電池電化學極化阻抗的檢測方法。所述檢測方法包括：鋰電池預處理、恒電位階躍技術處理和數據處理步驟。該檢測方法基于恒電位技術，能夠高效的區分鋰動力電池電化學極化阻抗狀態，提升了鋰電池的梯次利用檢測手段和快速分離電池健康狀態(根據電化學極化阻抗值)的技術手段，可以大幅降低鋰電池回收成本，易于實現鋰電池快速回收使用。

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，具體涉及一種基于恒電位技術進行鋰電池電化學極化阻抗檢測并應用于鋰電池梯次利用的鋰電池電化學極化阻抗的檢測方法。

背景技術

隨著世界汽車產業的發展，石油能源的消耗日益增加，加快了能源短缺的步伐，以內燃機為傳統動力的汽車排放，造成大氣污染和溫室效應，使其成為世界的公害，人類社會和汽車產業的可持續發展受到極大威脅，發展新能源汽車、開發新型動力汽車，成為世界汽車產業面臨的緊迫任務。電動汽車以其污染小、噪聲低、能源效率高、能源來源多元化等優勢備受青睞，隨著電動汽車技術的日益完善，電動汽車正在成為現代汽車工業的發展方向。得益于我國政府近年的政策扶持、社會大眾環保意識的逐步加強，我國電動汽車市場在2014年迎來了“井噴”發展的一年。隨著國內一批企業在技術研發和產品推廣方面的持續努力，以及各地方充電基礎設施的大規模建設，我國電動汽車產業鏈正在逐步形成，近年來電動汽車年銷量和充電基礎設施的建設情況，數據顯示我國在2021年已基本實現了累計銷售50萬量電動汽車的推廣目標，預計我國2022年度充電站建設數量將達到2000座以上。鋰離子電池(簡稱鋰電池)憑借重量輕、體積小、壽命長、電壓高、無污染等優勢逐步取代鉛酸、鎳氫、鎳鎘等蓄電池，成為電動汽車動力電池的首選。當汽車鋰電池組的荷電能力降低到原有容量80％左右時，不再適合繼續在電動汽車中使用，若將這些鋰電池組報廢進行回收處理，未能實現物盡其用，將造成極大的資源浪費。在鋰電池外觀完好、沒有破損、各功能元件有效的情況下，可探討進行鋰電池的梯次回收再利用。概括地講，可將鋰電池的回收再利用分為四個梯度，其中第一梯度為在電動汽車、電動自行車等電動裝置中應用；第二梯度為第一梯度退役的鋰電池可應用于電網、新能源發電、UPS等儲能裝置中；第三梯度為低端用戶等其它方面的應用；第四梯度對電池進行拆解回收。

據現有主流動力鋰電池技術數據顯示，電動汽車用動力電池壽命一般為8～10年左右，以2015年投入使用的電動汽車為例，如不考慮使用過程中因“非壽命原因”產生的報廢，2025年左右將會迎來動力電池報廢的第一個高峰期。目前，電動汽車產業處于爆炸式增長的前夜，可以確定的是幾年之后動力鋰電池的回收再利用將面臨巨大壓力。就目前該領域國內外的研究現狀看，鋰電池的回收再利用技術和相關處理工藝還存在很大的技術瓶頸，與即將到來的現實需求之間存在很大差距。通過鋰電池梯次回收再利用的研究，不僅可以讓鋰電池性能得到充分地發揮，有利于節能減排，還可以緩解大量鋰電池進入回收階段給回收工作帶來的壓力。因此，對于再生資源體系和企業來說，現階段廢舊動力鋰電池的資源化循環利用研究十分必要和重要。

隨著時代的發展，鋰離子電池的應用越來越廣泛，鋰離子電池的使用量也是隨著而增加。鋰電池工廠迅速發展，從主要儲能到循環供電，電池發揮著不同的作用，日益改變著我們的日常生活。與此同時，便攜式的電池日益充斥著我們的出行，這個時候，電池續航能力的大小，成為了我們判斷電池是否可用的標準之一，電池的續航能力和電池的電化學極化阻抗變化有密切的關系，這里能否快速測量出電池的電化學極化阻抗成為了研究電池的變化的一個關鍵所在，引起了諸多學者的關注。同時，不同體系的電化學極化阻抗的研究進展成為了我們關注的要點。例如：日本學者對方波信號的輸入進行交流電化學極化阻抗測量的研究工作；北京科技大學進行了拉普拉斯轉換的工作，以及Al/NaCI體系在陽極極化狀態下電化學極化阻抗～時間關系的測量；廈門大學在常用波形擾動下利用FFT測量電極電化學極化阻抗、電流中斷法在線測定直接甲醇燃料電池的歐姆電化學極化阻抗研究工作；同濟大學將小波理論應用到電池電化學極化阻抗的計算中。近年來通過電化學工作站進行傳統的交流電化學極化阻抗測試成為了重要的測試方法，以頻域的方法對于電池進行檢測，一般選擇從高頻到低頻。

發明內容