[發明專利]鋰離子電池EIS的交流阻抗數據處理與解讀的方法及電池測試設備

有效

• 申請號: 202011610861.3
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112763545B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 吉登粵;揭曉;甄杰明
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02;G01N27/26;G01R31/389
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨

1.一種鋰離子電池EIS的交流阻抗數據處理與解讀的方法，包括以下步驟：

步驟S1：獲得鋰離子電池的交流阻抗數據，交流阻抗數據包括頻率、阻抗實部和阻抗虛部；

步驟S2：對所獲得的交流阻抗數據做KK檢驗，判斷所獲得的交流阻抗數據是否穩定可解析；

步驟S3：在判定所獲得的交流阻抗數據是穩定可解析之后，對所獲得的阻抗實部與阻抗虛部的負數作帶線散點圖，以阻抗實部為x軸，以阻抗虛部的負數為y軸，對不在第一象限的散點刪除，對剩下的數據進行平滑，獲得穩定的數據；

步驟S4：對步驟S3獲得的數據中代表韋伯阻抗部分的數據進行刪減，得到預處理數據，預處理后的數據包括頻率、阻抗實部和阻抗虛部；

步驟S5：對預處理后的頻率與阻抗實部的數據構建特征函數F(t)的解析方程組；

步驟S6：對解析方程組求解，得到頻率f與相應的特征函數F(t)的數組{1/f,F(t)}；

步驟S7，對所獲得的數組作圖，以log(1/f)為橫坐標，以F(t)為縱坐標，得到帶有多個峰的帶線散點圖，各峰為對應頻率下的鋰離子電池的相應特征的電化學過程；

步驟S8，對帶線散點圖的各個峰進行積分，獲得各個峰的峰面積，各個峰的峰面積為各個峰的實際阻抗；

其中，在步驟S6中，采用python的math模塊輸入處理后的阻抗實部數據Z(n)、頻率數據f(n)以及步驟S5的方程組；假定求解方程為高斯過程，調用python中的cvxopt模塊的slovesp求解器對輸入的方程組、處理的阻抗列數據(f(n),Z(n))進行求解，其中限制條件F(t)0，得到{t，F(t)}兩列數據。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池EIS的交流阻抗數據處理與解讀的方法，其特征在于，

在步驟S1中，采用電化學工作站對鋰離子電池進行EIS測試，EIS測試中采用恒壓擾動，恒壓擾動為1mv至5mv擾動，頻率范圍為500khz至30mhz，每個頻率數量級取10至100間整數個離散的頻率數據與阻抗數據，測試溫度為-25℃至55℃。

3.根據權利要求1所述的鋰離子電池EIS的交流阻抗數據處理與解讀的方法，其特征在于，

在步驟二中，采用現有Zview或ZSimpWin軟件對所獲得的交流阻抗數據進行Kramers-Kronig檢驗，如果Kramers-Kronig檢驗不通過，則說明所獲得的交流阻抗數據不能用，終止本方法操作，如果Kramers-Kronig檢驗通過，對所獲得的交流阻抗數據在1hz下的低頻區進行平滑連接，平滑連接采用RC等效電路擬合插值連接，如果平滑連接能夠實現，則判定所獲得的交流阻抗數據為穩定可解析的；如果平滑連接不能夠實現，則認為所獲得的交流阻抗數據不是穩定可解析的；或者

在步驟二中，采用python自寫腳本，首先構建阻抗實部與虛部的方程，即方程為Kramers-Kronig方程，即檢驗阻抗實部與虛部的數據能否相互轉換，再采用python中math模塊將方程寫入，采用xlrd模塊導入所獲得的交流阻抗數據，包括頻率、阻抗實部與阻抗虛部，采用numpy模塊對阻抗實部與虛部數據進行Kramers-Kronig檢驗；如果Kramers-Kronig檢驗不通過，則說明所獲得的交流阻抗數據不能用，終止本方法操作，如果Kramers-Kronig檢驗通過，對所獲得的交流阻抗數據在1hz下的低頻區進行平滑連接，平滑連接采用RC等效電路擬合插值連接，如果平滑連接能夠實現，則判定所獲得的交流阻抗數據為穩定可解析的；如果平滑連接不能夠實現，則認為所獲得的交流阻抗數據不是穩定可解析的。

4.根據權利要求1所述的鋰離子電池EIS的交流阻抗數據處理與解讀的方法，其特征在于，

在步驟S3中，在判定所獲得的交流阻抗數據是穩定可解析之后，用python的matplotlib對所獲得的阻抗實部與阻抗虛部的負數作帶線散點圖，以阻抗實部為x軸，以阻抗虛部的負數為y軸，對不在第一象限的散點刪除；利用python的savgol_filter算法對剩下的數據進行平滑，由此獲得穩定的數據。