CN104882643A - 一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法 - Google Patents
一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104882643A CN104882643A CN201510254558.7A CN201510254558A CN104882643A CN 104882643 A CN104882643 A CN 104882643A CN 201510254558 A CN201510254558 A CN 201510254558A CN 104882643 A CN104882643 A CN 104882643A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- temperature
- internal temperature
- stability
- rigid package
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title abstract 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000157 electrochemical-induced impedance spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical group [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法，采用电化学阻抗谱法表征，包括以下步骤：在电池的降温过程中，对电池施加一个交流信号的激励；每隔5～10分钟监控一次电池的阻抗值；分析不同频率下电池的阻抗值随时间的变化，直至测得的阻抗值相对误差小于1％，则认为电池在该温度下已处于稳定状态，电池的内部温度与外剖温度达到一致。本发明通过采用电化学阻抗谱法来表征电池内部的平均温度，为无损检测方法，不会对电池造成任何影响和危害。通过在不同频率下的稳定时间来确定电池在不同温度下的稳定时间，具有很强的可操作性和便捷性。
Description
技术领域
本发明涉及电化学技术领域，特别涉及一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变的方法。
背景技术
锂离子电池在实际测试和应用过程中，对温度的监测和分析非常重要。电池的温度特性不仅能够表征电池的发热情况，同时也有利于分析电池的热稳定性，以便及时的了解电池的热状态。然而，常规的热电偶法只监测的是电池的外表面温度，不能有效的表征电池的内部温度，实际中在电池的厚度方向由于存热传导的梯度问题，即电池的内部温度与外表面温度不一致，因此如何有效的表征电池内部温度，意义重大。
目前，传统的内部温度表征方法主要有预埋热电偶法和热敏试纸等方法，通过在充放电过程中记录热电偶的温度来表征电池的内部温度，是一种行之有效方法，但是，这种方法具有一定的局限性，目前仅适合在软包装类电池，预埋工艺可行，热电偶或热敏试纸的引入不会对电池的封装带来太多的挑战。如专利CN203941992U为在电池内部预放热敏试纸来监测电池在充放电过程中的温度变化；专利CN102052976A采用预埋荧光测温控头来监测电池内部温度；专利CN102593545A也是采用预埋热电偶的方法监测锂离子电池内部的温度。但这种方法对硬包装类电池(钢壳、铝壳等)就不适用，因为这类电池的封装多采用激光工艺，预埋热电偶后很难保证电池的密封性。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变的方法，解决采用预埋热电偶法和热敏试纸等方法不适用硬包装类电池的问题。
本发明采用的技术方案为：
一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法，采用电化学阻抗谱法表征，包括以下步骤：
(1)在电池的降温过程中，对电池施加一个交流信号的激励；
(2)每隔5～10分钟监控一次电池的阻抗值；
(3)分析不同频率下电池的阻抗值随时间的变化，直至测得的阻抗值相对误差小于1％，则认为电池在该温度下已处于稳定状态，电池的内部温度与外剖温度达到一致。
所述电池为锂电池。
所述交流信号为电流激励或电压激励。
所述交流信号的频率为100kHz～0.1Hz，包括电池的各个传递、扩散过程。
本发明所述的电池为包括锂离子电池在内的所有化学电源。
硬包装类电池指的钢壳、铝壳等非软包装类电池。
该方法不仅可以检测稳态下电池的内部温度，还可以监测电池在动态下(如充放电)内部的温度变化。其中，动态下的电池内部温度监测主要采用对比法，即在温度下测试得出电池内部与外部温度的温度对应矩阵，然后通过该矩陈表来表征动态下的温度变化。
本发明的有益效果：
本发明通过采用电化学阻抗谱法来表征电池内部的平均温度，为无损检测方法，不会对电池造成任何影响和危害。通过在不同频率下的稳定时间来确定电池在不同温度下的稳定时间，具有很强的可操作性和便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是电池从25℃降温至-20℃，不同频率下的阻抗随时间的变化曲线图；
图2是电池从25℃降温至0℃，不同频率下的相对阻抗误差随时间的变化曲线图；
图3是图2中A部的局部放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
测试电池从室温25℃降温到-20℃的过程中，电池温度稳定需要的时间，即电池的内部温度与外部温度达到一致。
1、测试样品，波士顿电池的Swing 5300，其它信息如下：
| 标称容量(Ah) | 开路电池(V) | 交流内阻(1kHz)(mΩ) |
| 5.3 | 3.65 | 15.0 |
2、测试参数
交流激励信号：电流激励，0.3A
频率范围：100kHz～0.1Hz
3、测试过程
1)在25℃恒温箱中，测试电池的阻抗值；
2)调整恒温箱温度为-20℃，每隔5min测试一次电池的阻抗；
3)测试终止条件为相邻5点的相对误差小于1％。
4、测试结果
测试数据的结果如图1所示，从图中可以看出0.1Hz下电池稳定时间最久，在经历2小时后电池阻抗稳定。
同时，采用0.5mV电压激励，测试电池的阻抗，与采用电流激励的结果相同。
实施例2
测试电池从室温25℃降温到0℃的过程中，电池温度稳定需要的时间，即电池的内部温度与外部温度达到一致。
1、测试样品，波士顿电池的Swing 5300，其它信息如下：
| 标称容量(Ah) | 开路电池(V) | 交流内阻(1kHz)(mΩ) |
| 5.3 | 3.65 | 15.0 |
2、测试参数
交流激励信号：电流激励，0.3A
频率范围：100kHz～0.1Hz
3、测试过程
1)在25℃恒温箱中，测试电池的阻抗值；
2)调整恒温箱温度为0℃，每隔5min测试一次电池的阻抗；
3)测试终止条件为相邻5点的相对误差小于1％。
4、测试结果
测试数据的结果如图2和图3所示，从图中可以看出0.1Hz下电池稳定时间最久，在经历1.5小时后电池阻抗稳定。
同时，采用0.5mV的电压激励，测试电池的阻抗，与采用电流激励的结果相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法，其特征在于，采用电化学阻抗谱法表征，包括以下步骤：
(1)在电池的降温过程中，对电池施加一个交流信号的激励；
(2)每隔5～10分钟监控一次电池的阻抗值；
(3)分析不同频率下电池的阻抗值随时间的变化，直至测得的阻抗值相对误差小于1％，则认为电池在该温度下已处于稳定状态，电池的内部温度与外剖温度达到一致。
2.根据权利要求1所述的一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法，其特征在于，所述电池为锂电池。
3.根据权利要求1所述的一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法，其特征在于，所述交流信号为电流激励或电压激励。
4.根据权利要求1所述的一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法，其特征在于，所述交流信号的频率为100kHz～0.1Hz。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510254558.7A CN104882643A (zh) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510254558.7A CN104882643A (zh) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104882643A true CN104882643A (zh) | 2015-09-02 |
Family
ID=53950041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510254558.7A Pending CN104882643A (zh) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104882643A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105259510A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-01-20 | 盐城工学院 | 锂离子电池温熵系数的测定方法 |
| CN112578298A (zh) * | 2019-09-29 | 2021-03-30 | 比亚迪股份有限公司 | 电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN113465773A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-01 | 傲普(上海)新能源有限公司 | 一种测算锂离子电池内部温度的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103825060A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-28 | 清华大学 | 电池的低温预热与充电方法 |
| WO2014201352A1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-18 | Hrl Laboratories, Llc | Methods and apparatus for sensing the internal temperature of an electrochemical device |
-
2015
- 2015-05-18 CN CN201510254558.7A patent/CN104882643A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014201352A1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-18 | Hrl Laboratories, Llc | Methods and apparatus for sensing the internal temperature of an electrochemical device |
| CN103825060A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-28 | 清华大学 | 电池的低温预热与充电方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| RENGASWAMY SRINIVASAN等: "Instantaneous measurement of the internal temperature in lithium-ion rechargeable cells", 《ELECTROCHIMICA ACTA》, vol. 56, no. 17, 30 April 2011 (2011-04-30), pages 6200 * |
| 杨道武等: "《电化学与电力设备的腐蚀与防护》", 北京：中国电力出版社, pages: 37 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105259510A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-01-20 | 盐城工学院 | 锂离子电池温熵系数的测定方法 |
| CN105259510B (zh) * | 2015-10-20 | 2018-01-09 | 盐城工学院 | 锂离子电池温熵系数的测定方法 |
| CN112578298A (zh) * | 2019-09-29 | 2021-03-30 | 比亚迪股份有限公司 | 电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN113465773A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-01 | 傲普(上海)新能源有限公司 | 一种测算锂离子电池内部温度的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Westerhoff et al. | Electrochemical impedance spectroscopy based estimation of the state of charge of lithium-ion batteries | |
| Zhu et al. | An alternating current heating method for lithium‐ion batteries from subzero temperatures | |
| KR20190006436A (ko) | 축전 디바이스의 단락 검사 방법 및 축전 디바이스의 제조 방법 | |
| WO2015106691A1 (zh) | 一种混合动力车用动力电池soc估算方法 | |
| US9864012B2 (en) | Charge control and termination of lithium sulfur cells and fuel gauging systems and methods | |
| JP2013088148A (ja) | 電池システムおよび電池の評価方法 | |
| CN105378498A (zh) | 蓄电装置状态估计方法 | |
| TWI521214B (zh) | 用於充放電裝置之充電電流的精密檢測器 | |
| US20150253204A1 (en) | Electrical storage device temperature-measuring method | |
| KR20170043056A (ko) | 배터리의 온도 추정 장치 및 방법, 배터리 관리 장치 및 방법 | |
| CN110361662B (zh) | 一种锂离子电池温熵系数的测定方法 | |
| CN109154636A (zh) | 一种储能装置监测技术 | |
| CN204348858U (zh) | 电池箱内部温度检测装置 | |
| US10386423B2 (en) | Thermal feature analysis of electrochemical devices | |
| US20190170829A1 (en) | Battery Cell Evaluation System | |
| CN104882643A (zh) | 一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法 | |
| US10107696B2 (en) | Methods and devices for electrochemical system analysis | |
| JP2008243440A (ja) | 二次電池の異常検出装置および電池の異常検出方法 | |
| Swierczynski et al. | Electrothermal impedance spectroscopy as a cost efficient method for determining thermal parameters of lithium ion batteries: Prospects, measurement methods and the state of knowledge | |
| US11283115B2 (en) | Method for determining a status of the thermal connection of at least one component within an electrical energy storage system to a heat source or heat sink | |
| Huang et al. | Targeting the low-temperature performance degradation of lithium-ion batteries: A non-destructive bidirectional pulse current heating framework | |
| Luo et al. | AC impedance technique for dynamic and static state of charge analysis for Li-ion battery | |
| CN108872867A (zh) | 一种电池自放电测试方法 | |
| CN108828446A (zh) | 一种老化过程对容量影响的修正方法 | |
| Oeser | From the production of the single cell to the end of life of the battery module: the development of parameter variation of lithium-ion cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150902 |