CN106093777B - 一种锂离子电池析锂的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及锂离子电池领域，具体讲，涉及一种锂离子电池析锂的检测方法。本申请通过比较锂离子电池在静置前后充放电循环的库伦效率数据，直接判断该锂离子电池内部是否发生析锂。本申请的方法操作简单，不用拆解电池，准确率高。
Description
技术领域
本申请涉及锂离子电池领域，具体讲，涉及一种锂离子电池析锂的检测方法。
背景技术
随着锂离子电池运用范围的不断扩大，对于其运用条件的要求也愈加苛刻。随之而来的是锂电池行业必须解决的如何提升锂电池在低温下的循环性能和大倍率充电性能。但是低温和大倍率下充电时，会引起较大的极化，而持续的极化，容易引起电池析锂，对电池的安全性能造成极大的危害。所以要提前判断出锂离子电池析锂窗口。目前，常用的方法是通过拆解电池，判断锂离子电池是否析锂。锂离子电池，尤其是动力电池，电池体积和重量较大，有些电池还是钢壳电池，拆解电池需要耗费较大的人力和物力。
已有技术通过检测工具检测待测锂离子动力电池的金属外壳与负极端子间电压来判断锂离子动力电池内部是否出现析锂；当测量的待测锂离子动力电池的金属外壳与负极端子间电压高于2V时，则可知该锂离子动力电池内部无析锂，否则有析锂。但该判定方法的准确性受电池结构的影响较大。
针对现有技术中存在的缺陷，特提出本申请。
发明内容
本申请的发明目的在于提出一种锂离子电池析锂的检测方法。
为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：
本申请涉及一种锂离子电池析锂的检测方法，至少包括以下步骤：
(1)将待测锂离子电池在温度A℃下，进行1、2、3、……、N次充放电循环，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，直至N–2～N次时获得的库伦效率数据能够形成相对平直的线时，该线为L1；完成本步骤；-25<A<60，N为大于3的整数；
(2)将循环后的所述待测锂离子电池在温度B℃下静置，-25<B<60，85≥︱A–B︱≥5；
(3)将静置后的锂离子电池在温度A’℃下，再进行至少N’次充放电循环，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图；-25<A’<60，N’-N≥0；
(4)将步骤(1)和步骤(3)获得的库伦效率数据折线图进行比较：如果步骤(3)中测定得到的库伦效率数据能够形成相对平直的线，该线为L2，且L2与L1的波动区间至少部分重合，则所述待测锂离子电池不析锂；否则，所述待测锂离子电池析锂；
所述相对平直的线为所绘制的折线在0～0.08％的波动区间内波动。
优选的，在步骤(1)，N为6～20的整数，优选10～20的整数。
优选的，步骤(3)中，N’比N多1～10的整数。
优选的，将步骤(2)中，静置的时间为5～20小时，优选8～15小时。
优选的，A取值的范围为-10～45，B取值的范围为-10～45。
优选的，A和B之间的差值为5～55，优选25～45。
优选的，在步骤(1)和步骤(3)中，采用相同的检测体系对静置前后的待测锂离子电池进行检测。
优选的，在步骤(1)和步骤(3)中，A与A’的数值相同或不同；当A与A’不同时，A与A’的差值为1～15。
优选的，L2与L1的波动区间完全重合，则所述待测锂离子电池不析锂。
优选的，所述波动区间为0～0.05％。
本申请至少能达到以下有益效果：
本申请的判断锂离子电池析锂的方法，操作简单，不用拆解电池，能够准确的判断出锂离子电池是否析锂。
附图说明：
图1为实施例1电池的充放电过程中的库伦效率图；
图2为实施例2电池的充放电过程中的库伦效率图；
图3为实施例3电池的充放电过程中的库伦效率图；
图4为实施例4电池的充放电过程中的库伦效率图；
图5为实施例5电池的充放电过程中的库伦效率图；
图6为实施例6电池的充放电过程中的库伦效率图。
下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
具体实施方式
在本申请的理论依据是，电池中的副反应是温度的函数，而电池一旦析锂后，将会产生一系列的副反应，通过升高温度可以加速副反应的进行。最终会直观的反应到库伦效率上，从而判断出电池是否析锂。进而本申请提出一种锂离子电池析锂的检测方法，至少包括以下步骤：
(1)将待测锂离子电池在温度A℃下，进行1、2、3、……、N次充放电循环，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，直至N–2～N次时获得的库伦效率数据能够形成相对平直的线L1时，完成本步骤；-25<A<60，N为大于3的整数；
(2)将循环后的所述待测锂离子电池在温度B℃下静置，-25<B<60，85≥︱A–B︱≥5；︱A–B︱表示A减B所得数值的绝对值；
(3)将静置后的锂离子电池在温度A’℃下，再进行至少N’次充放电循环，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图；-25<A’<60，N’-N≥0；
(4)将步骤(1)和步骤(3)获得的库伦效率数据折线图进行比较，如果步骤(3)中测定得到的库伦效率数据能够形成相对平直的线L2，且L2与L1的波动区间至少部分重合，则待测锂离子电池不析锂；否则，待测锂离子电池析锂；
本申请中相对平直的线为所绘制的折线L2与L1在0～0.08％的波动区间内波动。波动区间如图1中的曲线所示。
即，本申请对不析锂的判断需要两方面的要求：
条件(1)：两次充放电循环的库伦效率数据均可形成相对平直的线L1和L2；
如果不能形成L2，则判断该锂离子电池析锂；
条件(2)：还要求L2与L1的波动区间至少部分重合，即L2与L1的波动区间之间至少有一个数值重合；并优选L2与L1的波动区间之间有50％的部分重合；
如满足条件(1)但不满足条件(2)，则判断该锂离子电池析锂；
当同时满足条件(1)和条件(2)时，才可判断该锂离子电池不析锂。
在本申请中，获得的库伦效率数据能够形成相对平直的线L是指：获得的库伦效率数据中至少3个数据的折线图可形成在一定范围内波动的线，该线基本与横坐标平行。库伦效果实验刚开始的几个数据或某些过分偏离的数值可不考虑在内。L内包含的数值N越多，对检测结果的准确性就越高。
本申请中，不能形成L2是指，例如第二次充放电循环库伦效率数据折线图呈现上扬或下倾时，不能与与横坐标基本平行。
作为本申请检测方法的一种改进，在步骤(1)，N为6～20的整数，优选10～20的整数。N的值越大，可获得更准确的L；但N值采用能获得准确检测结论下的最小值，可缩短检测时间，提高效率，还可减少对良好品电池的寿命的损耗。
作为本申请检测方法的一种改进，步骤(3)中，N’比N多1～10的整数。由于经高温或低温静置后，再进行充放电循环时库伦效率数据会发生波动，所以为了更准确的了解库伦效率数据的走势，优选第二次循环的次数更多。
作为本申请检测方法的一种改进，将步骤(2)中，静置的时间为5～20小时，优选8～15小时。如果静置时间太短无法准确判断结果，时间过长对检测结果的准确性并无明显改善。为了缩短检测流程，保证检测的准确性，静置时间优选8～15小时。
作为本申请检测方法的一种改进，在步骤(1)，A的范围为-10～45，B的范围为-10～45。其中温度A℃为锂离子电池常用的测试温度。
作为本申请检测方法的一种改进，A和B之间的差值为5～55，优选25～45，从而加速或者减缓副反应发生的速度，同时又不会对锂离子电池的电性能或者安全性能造成影响。
作为本申请检测方法的一种改进，在步骤(1)和步骤(3)中，采用相同的检测体系对静置前后的待测锂离子电池进行检测。采用相同的体系可最大限度减少系统误差对测试结果带来的影响。
作为本申请检测方法的一种改进，在步骤(1)和步骤(3)中，A与A’的数值相同或不同；当A与A’不同时，A与A’的差值为1～15。在较小温差范围内，对循环过程中的库伦效率的影响不明显，不会对判定结果造成影响。
作为本申请检测方法的一种改进，L2与L1的波动区间完全重合，则待测锂离子电池不析锂。
作为本申请检测方法的一种改进，相对平直的线为所绘制的折线在0～0.05％的区间内波动。波动区间越小，所形成的数据线越平直，对检测结果的判断就更加准确。
本申请的检测方法用途广泛，适用于所有的型号的锂离子电池；如新鲜锂离子电池或做过短期测试的锂离子电池；还适用于高温循环、低温循环、常温快充、低温快充条件下，判断电池是否析锂。并且，本申请检测方法的准确率高，通过1000次实验验证，对析锂判断的准确率可达100％，假阳性率和假阴性率均为0。本申请对库伦效率的准确性要求较高，所采用的测试仪器的精度要高，否则难以发现库伦效率细微的变化，影响判断结果。
实施例1
判断新鲜电池或者做过短期测试的电池是否析锂：
所用的锂离子电池为动力电池，所用正极活性物质为三元材料，负极活性物质一种常用的动力电池用石墨，电解液为动力电池常规电解液。
1、将锂离子电池在温度-10℃下，1C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，循环20个cycle，获得的库伦效率数据形成L1；
2、步骤1中的锂离子电池在25℃下，静置10小时；
3、将步骤2中的锂离子电池在-10℃下，1C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，做20个cycle，获得的库伦效率数据形成L2；
4、对比步骤1和步骤3中的获得的库伦效率数据折线图进行比较，发现L2与L1的波动区间完全重合，波动区间如虚线所示；判断该锂离子电池不析锂。
验证：拆解电池，发现并无析锂。
实施例2
判断新鲜电池或者做过短期测试的电池是否析锂：
所用的锂离子电池为动力电池，所用正极活性物质为三元材料，负极活性物质一种常用的动力电池用石墨，电解液为动力电池常规电解液。
1、将锂离子电池在温度-10℃下，1C/1C，进行充放电循环，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，直至4、5、6次时获得的库伦效率数据形成相对平直的线，完成本步骤，共循环6个cycle，获得的库伦效率数据形成L1；
2、步骤1中的锂离子电池在25℃下，静置10小时；
3、将步骤2中的锂离子电池在-10℃下，1C/1C，做6个cycle；为了保障准确性，再增加4个循环；测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，获得的库伦效率数据形成L2；如图2所示；
4、对比步骤1和步骤3中的获得的库伦效率数据折线图进行比较，发现，发现L2与L1的波动区间完全重合，判断该锂离子电池不析锂。
验证：拆解电池，发现并无析锂。
实施例3
判断新鲜电池或者做过短期测试的电池是否析锂：
所用的锂离子电池为动力电池，所用正极活性物质为三元材料，负极活性物质一种常用的动力电池用石墨，电解液为动力电池常规电解液。
1、将锂离子电池在温度-10℃下，1C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，循环20个cycle，获得的库伦效率数据形成L1；
2、步骤1中的锂离子电池在25℃下，静置10小时；
3、将步骤2中的锂离子电池在-10℃下，1C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，做20个cycle；如图3所示；
4、对比步骤1和步骤3中的获得的库伦效率数据折线图进行比较，发现，步骤3中测定得到的库伦效率数据呈直线性衰减，不能形成L2，判断该锂离子电池析锂。
验证：拆解电池，发现严重析锂。
实施例4
判断低温循环后的电池是否析锂：
所用的锂离子电池为动力电池，所用正极活性物质为三元材料，负极活性物质一种常用的动力电池用石墨，电解液为动力电池常规电解液。
1、将锂离子电池在温度-10℃下，1C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，循环500个cycle，获得的库伦效率数据形成L1；
2、步骤1中的锂离子电池在45℃下，静置10小时；
3、将步骤2中的锂离子电池在-10℃下，1C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，做20个cycle，获得的库伦效率数据形成L2，但L2的位置明显低于L1；如图4所示；
4、对比步骤1和步骤3中的获得的库伦效率数据折线图进行比较，发现：发现L2与L1的波动区间不重合，判断该锂离子电池析锂。
验证：拆解电池，发现严重析锂。
实施例5
判断高温循环后的电池是否析锂：
所用的锂离子电池为动力电池，所用正极活性物质为三元材料，负极活性物质一种常用的动力电池用石墨，电解液为动力电池常规电解液。
1、将锂离子电池在温度45℃下，2C/3C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，做2000个cycle，获得的库伦效率数据形成L1；
2、步骤1中的锂离子电池在60℃下，静置10小时；
3、将步骤2中的锂离子电池在45℃下，2C/3C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，做20个cycle；如图5所示；
4、对比步骤1和步骤3中的获得的库伦效率数据折线图进行比较，发现：步骤3中测定得到的库伦效率数据不能形成L2，判断该锂离子电池析锂。
验证：拆解电池，发现严重析锂。
根据该实验可知，在步骤1中，进行过多的充放电循环并不能对检测结果带来更好的影响。
实施例6
判断常温快充循环后的电池是否析锂：
所用的锂离子电池为动力电池，所用正极活性物质为三元材料，负极活性物质一种常用的动力电池用石墨，电解液为动力电池常规电解液。
1、将锂离子电池在温度25℃下，3C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，做20个cycle，获得的库伦效率数据形成L1；
2、步骤1中的锂离子电池在60℃下，静置10小时；
3、将步骤2中的锂离子电池在25℃下，3C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，做20个cycle，获得的库伦效率数据形成L2，但L2的位置明显高于L1；如图6所示；
4、对比步骤1和步骤3中的获得的库伦效率数据折线图进行比较，发现：发现L2与L1的波动区间不重合，判断该锂离子电池析锂。
验证：拆解电池，发现严重析锂。
实施例7
判断高温下，快充循环后的电池是否析锂：
所用的锂离子电池为动力电池，所用正极活性物质为三元材料，负极活性物质一种常用的动力电池用石墨，电解液为动力电池常规电解液。
1、将锂离子电池在温度45℃下，3C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，做20个cycle，获得的库伦效率数据形成L1；
2、步骤1中的锂离子电池在60℃下，静置10小时；
3、将步骤2中的锂离子电池在35℃下，3C/1C，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，做20个cycle，获得的库伦效率数据形成L2，但L2的位置明显低于L1；
4、对比步骤1和步骤3中的获得的库伦效率数据折线图进行比较，发现L2与L1的波动区间不重合，判断该锂离子电池析锂。
验证：拆解电池，发现严重析锂。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
Claims (13)
1.一种锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
(1)将待测锂离子电池在温度A℃下，进行1、2、3、……、N次充放电循环，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图，直至N–2～N次时获得的库伦效率数据能够形成相对平直的线时，完成本步骤；所述相对平直的线为L1，-25<A<60，N为大于3的整数；
(2)将循环后的所述待测锂离子电池在温度B℃下静置，-25<B<60，85≥︱A–B︱≥5；
(3)将静置后的锂离子电池在温度A’℃下，再进行至少N’次充放电循环，测定每次循环的库伦效率数据并做折线图；-25<A’<60，N’-N≥0；
(4)将步骤(1)和步骤(3)获得的库伦效率数据折线图进行比较：如果步骤(3)中测定得到的库伦效率数据能够形成相对平直的线，所述相对平直的线为L2，且L2与L1的波动区间至少部分重合，则所述待测锂离子电池不析锂；否则，所述待测锂离子电池析锂；
所述相对平直的线为所绘制的折线在0～0.08％的波动区间内波动。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，在步骤(1)，N为6～20的整数。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，在步骤(1)，N为10～20的整数。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，步骤(3)中，N’比N多1～10的整数。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，将步骤(2)中，静置的时间为5～20小时。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，将步骤(2)中，静置的时间为8～15小时。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，A取值的范围为-10～45，B取值的范围为-10～45。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，A和B之间的差值为5～55。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，A和B之间的差值为25～45。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，在步骤(1)和步骤(3)中，采用相同的检测体系对静置前后的待测锂离子电池进行检测。
11.根据权利要求1或7所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，在步骤(1)和步骤(3)中，A与A’的数值相同或不同；当A与A’不同时，A与A’的差值为1～15。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，L2与L1的波动区间完全重合，则所述待测锂离子电池不析锂。
13.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂的检测方法，其特征在于，所述波动区间为0～0.05％。
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| 电量微分法研究锂离子蓄电池碳负极锂的析出;于洪涛 等;《研究与设计》;20050309;全文 * |
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| CN106093777A (zh) | 2016-11-09 |
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