[發明專利]一種快速檢測軟包鋰離子電池析鋰的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010698791.5
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN112363063A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 王勇;韓笑;李凡群;張厚潑;王朋建;胡江生
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司;萬向集團公司
• 主分類號: G01R31/382
• 分類號: G01R31/382;G01R31/385
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種快速檢測軟包鋰離子電池析鋰的裝置及方法，裝置包括上夾板和下夾板，所述上夾板和下夾板之間設有軟包鋰電池，軟包鋰電池與上夾板之間安裝有壓力傳感片，壓力傳感片與終端相連，所述上下夾板通過緊固螺栓相連，方法包括：調整緊固螺栓至設定數值；測量不同荷電態對應的開路壓力；在特定溫度下采用不同充電倍率進行充電；通過與測量壓力數據來判定析鋰情況。上述技術方案在不對目標軟包鋰電池進行任何改造或破壞的情況下高效靈敏的檢測析鋰反應的發生，從而得到不同溫度下任意荷電態SOC的析鋰窗口，為BMS界定電芯的安全使用工況提供了堅實的數據支撐，并且采用的裝置簡單、易操作，便于推廣。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種快速檢測軟包鋰離子電池析鋰的裝置及方法。

背景技術

鋰電池是指由正負極活性物質、電解液、隔膜、外包裝等部件構成的，能夠將電能和化學能相互轉換的電源。軟包鋰電池只是液態鋰離子電池套上一層聚合物外殼，通常為鋁塑膜。

隨著鋰離子電池在電動工具尤其是電動汽車上的大規模應用，它必須具備在各種環境條件下正常使用的能力。然而，目前在低溫和大倍率條件下的充電極易造成鋰電池發生析鋰反應，析鋰是指在特定的操作條件下，尤其是低溫充電或大電流充電過程中，鋰離子沉積在負極表面而不是嵌入到石墨晶格中。析鋰反應只有在負極的對鋰電位低于0V時才會發生。這對其電性能、安全性能以及耐久性都會產生極大的負面影響。因此，我們需要采用一切手段避免析鋰反應的發生，而高效靈敏的析鋰檢測方法是實現這一切的基礎。例如，電池管理系統BMS在界定不同工況條件下的極限電流時便需要高效靈敏的析鋰檢測手段作為判定依據。

有資料顯示，目前常用的析鋰檢測手段主要可歸納為以下三種：

1.探測負極的對鋰電位，例如增加參比電極的三電極體系。

2.對電池電化學性能衰減的測量，例如容量衰減，內阻上升等。

3.物理或化學的后期分析方法，例如拆解電芯進行相關理化檢測。

目前為止，方法1是最為常見且相對有效的用于檢測析鋰的手段。然而，在三電極體系構建的過程中不可避免地需要對目標電芯進行改造，且參比電極的引入會在不同程度上干擾鋰離子的正常脫嵌反應，造成測量結果的誤差。除此之外，由于三電極體系的制備工序復雜繁冗，很難推廣至鋰電池大規模量產的析鋰探測中。

方法2需要鋰電池進行長期的充放電循環才能檢測到容量衰減和內阻上升的異常變化，一方面增加資源和時間成本，另一方面極易受其他影響容量和內阻等參數的副反應干擾。

方法3是一種有效在后期驗證鋰電池析鋰的手段，但由于在分析過程中需要對電池進行拆解從而產生不可逆損壞，因而難以用于大規模的析鋰探測應用中，常作為電芯后期失效分析的方法。

中國專利文獻CN108398649B公開了一種“析鋰檢測方法及裝置”。通過在待測電池的放電過程中，采集電壓信號，然后，根據所述電壓信號，獲取所述待測電池的放電曲線，所述放電曲線表征電壓與放電時長之間的關系，從而，根據所述放電曲線，獲取所述待測電池的電壓波動曲線，所述電壓波動曲線表征電量對電壓的二階導數與電壓之間的關系，進而，根據所述電壓波動曲線，檢測所述待測電池是否發生析鋰。上述技術方案需要鋰電池進行長期的充放電循環才能檢測到容量衰減和內阻上升的異常變化，一方面增加資源和時間成本，另一方面極易受其他影響容量和內阻等參數的副反應干擾。

發明內容

本發明主要解決原有的檢測析鋰的方案技術問題，提供一種快速檢測軟包鋰離子電池析鋰的裝置及方法，在不對目標軟包鋰電池進行任何改造或破壞的情況下高效靈敏的檢測析鋰反應的發生，從而得到不同溫度下任意荷電態SOC的析鋰窗口，為BMS界定電芯的安全使用工況提供了堅實的數據支撐，并且采用的裝置簡單、易操作，便于推廣到大規模量產以及不同型號的石墨基軟包鋰電池體系。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：