[發(fā)明專利]一種電池循環(huán)失效的判斷方法及判斷系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011260047.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN112382798A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉冰;徐雄文;王志斌;黃成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南立方新能源科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M10/42
• 分類號(hào): H01M10/42;H01M10/44
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 潘俊達(dá);郭寶煊

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池循環(huán)失效的判斷方法，包括以下步驟：對(duì)電池進(jìn)行充放電測(cè)試，記錄每一循環(huán)周期的充電平臺(tái)電壓和放電平臺(tái)電壓，計(jì)算出每一循環(huán)周期的SVC值和RVC值；以充放電循環(huán)的次數(shù)為自變量，以計(jì)算所得的SVC值及RVC值為因變量，曲線擬合作圖分別得到SVC曲線及RVC曲線；觀察SVC曲線及RVC曲線的變化趨勢(shì)，當(dāng)SVC曲線和/或RVC曲線出現(xiàn)明顯異常點(diǎn)時(shí)，即為電池循環(huán)失效開始時(shí)間點(diǎn)，終止充放電測(cè)試。另外，本發(fā)明還涉及一種電池循環(huán)失效的判斷系統(tǒng)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明有效判斷電池循環(huán)失效開始時(shí)間點(diǎn)，對(duì)電池內(nèi)部可能出現(xiàn)的內(nèi)短路及熱失控做出預(yù)警。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池循環(huán)失效的判斷方法及判斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鋰離子電池發(fā)展至今，已歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，其具有能量密度大，自放電小，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著當(dāng)今社會(huì)的飛速發(fā)展，其已越來越不能滿足人們對(duì)高能量密度電池的需求。

相比于已接近理論比能極限的鋰離子電池，金屬鋰具有超高的理論比容量(3860mAh·g^-1)。相比于常用作鋰離子電池負(fù)極的石墨而言，以金屬鋰為負(fù)極具有極為明顯的能量密度優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，使用鋰金屬做負(fù)極，其反應(yīng)活性高，電勢(shì)低，原料廣泛，價(jià)格低廉，是近年來極為熱門的研究對(duì)象。

然而，使用鋰金屬作為電池負(fù)極材料存在著極大的安全隱患。金屬鋰表面不均勻的電流勢(shì)必導(dǎo)致在充放電循環(huán)過程中鋰的不均勻沉積，而不均勻沉積的鋰隨著循環(huán)的長(zhǎng)久進(jìn)行，最終將成為鋰枝晶及失去電化學(xué)活性的死鋰。這種不可控鋰枝晶的生長(zhǎng)及死鋰的形成，使得電解液急劇消耗，內(nèi)阻增大，儲(chǔ)鋰量減少，電池使用壽命減短，電池失效，更有甚者可能刺穿隔膜從而導(dǎo)致內(nèi)短路，最終引起熱失控乃至災(zāi)難性火災(zāi)等安全事故的發(fā)生。

為了解決由于鋰支晶存在所引起的安全隱患，人們對(duì)其進(jìn)行了大量研究，目前的主要預(yù)防方案有對(duì)金屬鋰進(jìn)行表面處理，或是在電解液中添加各種添加劑等。但這些方法所起的作用都只是在一定程度上改善鋰枝晶的問題，由于電池是個(gè)封閉系統(tǒng)，其電池內(nèi)部的具體情況不能很好的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，因此，仍然存在極大的安全隱患。

中國(guó)專利(CN111490301A)提供了一種判斷電池失效時(shí)間的方法，通過檢測(cè)電池充放電電壓平臺(tái)從而得到SVC曲線及RVC曲線，分別分析SVC曲線及RVC曲線變化趨勢(shì)。從RVC曲線變化趨勢(shì)開始出現(xiàn)異常到SVC曲線變化趨勢(shì)開始出現(xiàn)異常的時(shí)間段內(nèi)，即為電池的失效補(bǔ)救時(shí)間。雖然通過該方法能夠有效監(jiān)測(cè)電池開始出現(xiàn)電解液不足的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)液從而延長(zhǎng)電池使用壽命，然而，這種方法實(shí)際上可以通過一開始就注入更多電解液來達(dá)到增加電池使用壽命的目的。對(duì)于鋰金屬電池而言，影響其使用壽命的因素更多的取決于負(fù)極界面，而負(fù)極界面上鋰枝晶的生成從循環(huán)伊始便已存在，由于鋰枝晶所引起的安全隱患會(huì)隨著循環(huán)的進(jìn)行越演越烈，電池失效到循環(huán)后期已無可避免，這是增加初始電解液的注入量及循環(huán)后補(bǔ)注電解液所不能解決的。

鑒于此，尋求適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ靡耘袛嘟饘黉囯姵匮h(huán)失效開始時(shí)間點(diǎn)，進(jìn)而遏制后續(xù)發(fā)生的內(nèi)短路等一系列安全隱患，是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種電池循環(huán)失效的判斷方法，有效判斷電池循環(huán)失效開始時(shí)間點(diǎn)，對(duì)電池內(nèi)部可能出現(xiàn)的內(nèi)短路及熱失控做出預(yù)警。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種電池循環(huán)失效的判斷方法，包括以下步驟：

對(duì)電池進(jìn)行充放電測(cè)試，記錄每一循環(huán)周期的充電平臺(tái)電壓和放電平臺(tái)電壓，計(jì)算出每一循環(huán)周期的SVC值和RVC值；

以充放電循環(huán)的次數(shù)為自變量，以計(jì)算所得的SVC值及RVC值為因變量，曲線擬合作圖分別得到SVC曲線及RVC曲線；

觀察SVC曲線及RVC曲線的變化趨勢(shì)，當(dāng)SVC曲線和/或RVC曲線出現(xiàn)明顯異常點(diǎn)時(shí)，即為電池循環(huán)失效開始時(shí)間點(diǎn)，終止充放電測(cè)試。