CN109888422B - 锂离子电池剩余电解液量的确定方法及数据图表生成方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法及数据图表生成方法。其中，所述锂离子电池剩余电解液量的确定方法，通过对锂离子电池进行处理，获取第一电池参数和第二电池参数。进一步地，依据所述第一电池参数和所述第二电池参数，计算实际导热系数。最终通过建立实际导热系数和剩余电解液量的关系表，使得后续确定剩余电解液量时，只需计算实际导热系数，即可通过查表得知所述剩余电解液量。所述方法实现了在不损害锂离子电池的无损的前提下，获取锂离子的状态参数。所述方法还避免了在每次确定剩余电解液量时，均对锂离子电池进行暴力拆解，实际可行。

Description

锂离子电池剩余电解液量的确定方法及数据图表生成方法

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法及数据图表生成方法。

背景技术

锂离子电池是一种可充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池具有自充率低、工作范围广(可在-25℃至50℃的温度范围内工作)、无记忆效应、环境友好和寿命长等优点，逐渐成为新能源汽车车用动力电池的主流。然而，锂离子电池也具有局限性，即耐久性和安全性的问题。近年来，电动汽车起火事故频繁发生，对锂离子电池耐久性和安全性的研究刻不容缓。

通过对锂离子电池衰减机理的分析，可以掌握锂离子电池的耐久性和安全性在电池全生命周期的变化。在锂离子电池衰减的过程中，主要的反应包括正极金属离子与电解液发生副反应而溶解于电解液中。以及在电池的搁置或循环过程中，负极与电解液发生还原反应形成SEI膜(固体电解质界面膜)。可以理解，上述反应均与电解液息息相关。随着电解液量的下降，电解液中的可用锂离减少，导致锂离子传输困难，内阻增加，电池功率和性能下降。因此，测量锂离子电池的剩余电解液量，对于分析锂离子电池衰减机理具有重要意义。

在传统方案中，在不拆解电池的情况下，对剩余电解液量进行定量测量非常困难。有文献指出，可以通过对锂离子电池单体降温，比较不同电解质含量的电解液中的温度差分，进一步获得熔化焓的差值，从而对电解液的成分信息进行识别。

然而，这种测量锂离子电池剩余电解液量的方法存在很多问题。第一，不能定量获得电解液的量。第二，实验环境要求高，成本高且实现困难。实验需要将锂离子电池降温至-100℃(甚至更低)，实验需要的仪器成本高，实验时间长。

发明内容

基于此，有必要针对传统方案中，锂离子电池剩余电解液量测量方法无法定量获得剩余电解液量的问题，提供一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法及数据图表生成方法。

本申请提供一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法，包括：

选取一个锂离子电池作为样本电池，获取所述样本电池的第一电池参数；

依据所述第一电池参数，计算多个所述样本电池的理论导热系数，每一个所述样本电池的理论导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量；

对所述样本电池进行处理，获取所述样本电池的第二电池参数；

依据所述第一电池参数、所述第二电池参数和多个所述样本电池的理论导热系数，获得多个所述样本电池的实际导热系数，每一个所述样本电池的实际导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量；

依据所述样本电池的实际导热系数和所述样本电池的剩余电解液量的关系，生成第一数据图表；

选取一个锂离子电池作为第一待测电池，获取所述第一待测电池的实际导热系数，所述第一待测电池和所述样本电池的电池型号相同；

依据所述第一待测电池的实际导热系数，在所述第一数据图表中查找与所述第一待测电池的实际导热系数相匹配的剩余电解液量，以确定所述第一待测电池的剩余电解液量。

本申请提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，通过对锂离子电池进行处理，获取第一电池参数和第二电池参数。进一步地，依据所述第一电池参数和所述第二电池参数，计算实际导热系数。最终通过实际导热系数和剩余电解液量的关系表，使得后续确定剩余电解液量时，只需计算实际导热系数，即可通过查表得知所述剩余电解液量。所述方法实现了在不损害锂离子电池的前提下，获取锂离子的状态参数。所述方法避免了在每次确定剩余电解液量时，均对锂离子电池进行暴力拆解，实际可行。

本申请还提供一种数据图表生成方法，包括：

选取一个锂离子电池作为样本电池，获取所述样本电池的第一电池参数；

依据所述第一电池参数，计算多个所述样本电池的理论导热系数，每一个所述样本电池的理论导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量；

对所述样本电池进行处理，获取所述样本电池的第二电池参数；

依据所述第一电池参数、所述第二电池参数和多个所述样本电池的理论导热系数，获得多个所述样本电池的实际导热系数，每一个所述样本电池的实际导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量；

依据所述样本电池的实际导热系数和所述样本电池的剩余电解液量的关系，生成剩余电解液量-导热系数图表。

本申请提供的数据图表生成方法，通过对锂离子电池进行处理，获取第一电池参数和第二电池参数。进一步地，依据所述第一电池参数和所述第二电池参数，计算实际导热系数。最终通过建立实际导热系数和剩余电解液量的关系表，剩余电解液量-导热系数图表。所述方法为后续检测所述剩余电解液量提供了数据基础。

本申请还提供一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法，包括：

选取一个锂离子电池作为第一待测电池，获取所述第一待测电池的实际导热系数，所述第一待测电池和所述样本电池的电池型号相同；

依据所述第一待测电池的实际导热系数，调取剩余电解液量-导热系数图表，在所述剩余电解液量-导热系数图表中查找与所述第一待测电池的实际导热系数相匹配的剩余电解液量，以确定所述第一待测电池的剩余电解液量；

所述剩余电解液量-导热系数图表通过上述提及的所述数据图表生成方法生成。

本申请提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，通过调取剩余电解液量-导热系数图表，并在不损害锂离子电池的前提下，通过查表直接得知所述剩余电解液量。所述方法避免了在每次确定剩余电解液量时，均对锂离子电池进行暴力拆解，且所述方法实际可行。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法的流程示意图；

图2为本申请一实施例提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法的流程示意图；

图3为本申请一实施例提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法的流程示意图；

图4为本申请一实施例提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法的流程示意图；

图5为本申请一实施例提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法中加热模型的示意图；

图6为本申请一实施例提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法的流程示意图；

图7为本申请一实施例提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法中第一数据图表的流程示意图；

图8为本申请一实施例提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法的流程示意图；

图9为本申请一实施例提供的数据图表生成方法的流程示意图；

图10为本申请一实施例提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法及图表生成方法。

需要说明的是，本申请中所有实施例中提及的锂离子电池并不限定其种类，其可以为方形电池，也可以为圆柱形电池。为描述方便，后续所有实施例中提及的锂离子电池均为方形电池。此外，为避免混淆，本申请中所有实施例中，“电解液量”的描述等同于“剩余电解液量”的描述，后文不再赘述。

本申请提供一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法。如图1所示，在本申请的一实施例中，所述锂离子电池剩余电解液量的确定方法包括如下步骤S100至步骤S700：

S100,选取一个锂离子电池作为样本电池，获取所述样本电池的第一电池参数。

具体地，作为所述样本电池的锂离子电池为内部结构无损伤的电池。可选地，所述样本电池可以为未使用过的锂离子电池，即刚出厂的电池。所述第一电池参数可以是所述样本电池的重量、所述样本电池表面积、所述样本电池中多个固态组分的总重量、所述样本电池中每一个固态组分的片层厚度和所述样本电池中每一个固态组分的重量中的一种或多种。

S200，依据所述第一电池参数，计算多个所述样本电池的理论导热系数。每一个所述样本电池的理论导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量。

具体地，本实施例中的所述样本电池为方形电池，所述样本电池的理论导热系数为所述样本电池在法向方向的理论导热系数。所述法向方向为所述样本电池的厚度方向。所述样本电池的厚度为所述样本电池长、宽和高中的最短边的长度。

S300,对所述样本电池进行处理，获取所述样本电池的第二电池参数。

具体地，所述第二电池参数区别于所述第一电池参数。所述第二电池参数可以是所述样本电池的边界热源功率和所述样本电池的电解液注入量中的一种或多种。

S400,依据所述第一电池参数、所述第二电池参数和多个所述样本电池的理论导热系数，获得多个所述样本电池的实际导热系数。每一个所述样本电池的实际导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量。

具体地，所述理论导热系数为通过估算所述样本电池剩余电解液体积得出的导热系数。所述理论导热系数为，通过所述步骤S400，依据实际的所述样本电池剩余电解液体积，得出的导热系数。

S500,依据所述样本电池的实际导热系数和所述样本电池的剩余电解液量的关系，生成第一数据图表。

具体地，所述第一数据图表可以为数据图，也可以为数据表。可选地，所述第一数据图表为折线图。所述折线图的横坐标为所述样本电池的实际导热系数。所述折线图的纵坐标为所述样本电池的剩余电解液量。所述样本电池的实际导热系数和所述样本电池的剩余电解液量存在一一对应的关系。即，每一个所述样本电池的剩余电解液量对应一个所述样本电池的实际导热系数。

S600,选取一个锂离子电池作为第一待测电池，获取所述第一待测电池的实际导热系数。所述第一待测电池和所述样本电池的电池型号相同。

具体地，所述第一待测电池为所有参数未知的锂离子电池。所述第一待测电池和所述样本电池的电池型号相同。

S700,依据所述第一待测电池的实际导热系数，在所述第一数据图表中查找与所述第一待测电池的实际导热系数相匹配的剩余电解液量，以确定所述第一待测电池的剩余电解液量。

具体地，所述第一数据图表为折线图。所述折线图的横坐标为所述样本电池的实际导热系数。所述折线图的纵坐标为所述样本电池的剩余电解液量。在所述第一数据图表中，将所述第一待测电池的实际导热系数定义为所述第一数据图表的横坐标，进而可以依据所述第一数据图表查询与所述第一待测电池的实际导热系数对应的纵坐标，即所述第一待测电池的剩余电解液量。

在本实施例中，本申请提供的所述锂离子电池剩余电解液量的确定方法，通过对锂离子电池进行处理，获取第一电池参数和第二电池参数。进一步地，依据所述第一电池参数和所述第二电池参数，计算实际导热系数。最终通过建立实际导热系数和剩余电解液量的关系表，使得后续确定剩余电解液量时，只需计算实际导热系数，即可通过查表得知所述剩余电解液量。所述方法实现了在不损害锂离子电池的前提下，获取锂离子电池的状态参数。所述方法避免了在每次确定剩余电解液量时，均对锂离子电池进行暴力拆解，并且所述方法实际可行。

如图2所示，在本申请的一实施例中，所述步骤S100包括如下步骤S110至步骤S130：

S110，选取一个锂离子电池作为样本电池，获取所述样本电池的重量和所述样本电池表面积。

具体地，在所述样本电池重量中，所述样本电池的外壳重量可忽略不计。换言之，所述样本电池重量可视为所述样本电池内部物质的总重量。所述样本电池为方形电池，所述样本电池表面积为，所述样本电池六个表面的面积之和。

S120，拆解所述样本电池，获取所述样本电池的多个固态组分。

具体地，所述固态组分为所述样本电池中的固态成分。每一个所述固态成分均可视为所述固态组分。

在本申请的一实施例中，所述固态组分包括正极集流体、负极集流体、正极活性材料、负极活性材料、隔膜或铝塑膜。

具体地，可选地，所述样本电池包括五个固态组分：正极集流体、负极集流体、正极活性材料、负极活性材料、隔膜和铝塑膜。

S130，去除附着于所述多个固态组分上的残留电解质，并获取所述多个固态组分的总重量、每一个固态组分的片层厚度和每一个固态组分的重量。

具体地，使用DMC(碳酸二甲酯)溶液洗净附着于所述多个固态组分上的残留电解质。洗净所述残留电解质后，通过称重获取所述多个固态组分的总重量。进一步地，分别单独测量每一个固态组分的片层厚度和重量，便于对后续每一个固态组分的密度计算。例如，可以在测量正极集流体的厚度和重量的同时，测量隔膜的厚度和重量。

在本实施例中，通过测量所述样本电池的总重量，为后续计算所述样本电池剩余电解液重量提供数据基础。通过测量所述样本电池中，所述多个固态组分的总重量，为后续计算所述样本电池剩余电解液重量提供数据基础。通过测量所述样本电池中，每一个固态组分的片层厚度和每一个固态组分的重量，为后续计算每一个固态组分的密度提供数据基础。

在本申请的一实施例中，所述步骤S200包括：

S210，基于下列公式计算多个所述样本电池的理论导热系数：

其中，k_z为所述样本电池的理论导热系数。d_i为每一个固态组分的片层厚度。k_i为每一个固态组分的导热系数。d_n为电解液理论厚度。k_n为电解液的导热系数。V_n为电解液体积。S_z为所述样本电池表面积。i与所述固态组分的数量有关。

具体地，通过公式1，可得知，所述样本电池的理论导热系数的由两部分之和组成。第一部分为所述样本电池每一个固态组分的片层厚度和固态组分导热系数的商的总和。i与所述固态组分的数量有关。例如，i为5，则第一部分为5个固态组分的片层厚度和固态组分导热系数的商的总和。第二部分为所述样本电池的电解液理论厚度和电解液导热系数的商。所述样本电池的电解液理论厚度。在理论上，电解液可以视为由多个无限小的电解液片层串联组成。因此，所述电解液理论厚度可以估算为电解液体积和所述样本电池表面积的商。

在本实施例中，通过将所述样本电池的电解液视为由多个无限小的电解液片层串联组成，可以将电解液理论厚度估算为电解液体积和所述样本电池表面积的商，从而估算所述样本电池的理论导热系数，为计算多个所述样本电池的理论导热系数提供数据基础。

在本申请的一实施例中，所述步骤S200还包括：

S220，基于下列公式计算所述每一个固态组分的密度：

其中，ρ_i为每一个固态组分的密度。m_i为所述每一个固态组分的重量。V_i为每一个固态组分的体积。d_i为所述每一个固态组分的片层厚度。S_i为每一个固态组分的卷绕面面积。所述卷绕面为与所述固态组分的片层厚度方向垂直的面。

具体地，在所述步骤S210之后，为后续计算所述样本电池的实际导热系数，需要通过公式2计算所述每一个固态组分的密度。可以理解，所述每一个固态组分的密度为每一个固态组分的重量与每一个固态组分的体积之商。所每一个固态组分的体积，为每一个固态组分的片层厚度与每一个固态组分的卷绕面面积之积。所述卷绕面为与所述固态组分的片层厚度方向垂直的面。所述固态组分可以视为一个长方体，所述固态组分的片层厚度为所述固态组分的最短边的长度。

S201，基于下列公式计算最大电解液体积：

其中，V₁为所述最大电解液体积。M为所述样本电池重量。m为所述多个固态组分的总重量。ρ_n为电解液密度。

具体地，在所述步骤S210之前，为计算所述样本电池的理论导热系数，还需要通过公式3计算所述电解液体积。可以理解，在公式1中，仅所述电解液体积是未知的。但是，所述样本电池重量在所述步骤S110中已测出，所述多个固态组分的总重量在所述步骤S130中已测出，所述电解液密度是已知的。因此，可以通过公式3计算出所述最大电解液体积。进一步地，在所述最大电解液体积的基础上，在所述最大电解液体积至0的范围内设置多个所述电解液体积数值，即可间接通过公式1估算出多个所述样本电池的理论导热系数。所述电极液体积的单位为立方厘米。可以将所述电解液体积换算为电解液量。所述电解液量的单位为毫升。因此，每一个所述电解液量对应一个所述样本电池的理论导热系数。

在本实施例中，通过计算所述最大电解液体积，可以为计算多个所述样本电池的理论导热系数提供数据基础。通过计算所述每一个固态组分的密度，可以为后续计算所述样本电池的实际导热系数提供数据基础。

在上述步骤S200中，将电解液视为由多个无限小的电解液片层串联组成，估算电解液体积，进而估算所述样本电池的理论导热系数。但是，实际上，锂离子电池的电解液均布于电极颗粒和隔膜中。因此电解液应该是由多个无限小的电解液片层串并联混合的，而且在混合时可能会伴随与电极材料的反应，生成新物质改变导热系数。因此，需要进一步计算所述样本电池的实际导热参数。

如图3所示，在本申请的一实施例中，所述步骤S300包括如下步骤S310至步骤350：

S310，选取多个所述样本电池的干电池。所述样本电池的干电池为所述样本电池在生产时，未注入电解液的固态部分。

具体地，所述步骤S310至步骤350为计算所述样本电池在不同电解液量下的实际导热系数的前期准备步骤。因此，需要选取多个所述样本电池的干电池。所述样本电池的干电池必须是未拆解过的完好电池。

S320，将所述多个样本电池的干电池分为N组，每一组所述样本电池的干电池包括X个所述样本电池的干电池。N为正整数且N≥2。X为正整数且X≥2。

具体地，由于后续测试所述样本电池的边界热源功率时，需要测试多个所述边界热源功率，即在注入电解液量不同取值下的所述边界热源功率。因此N的取值越大，后续计算结果越准确。

S330，向所述样本电池的干电池注入电解液。在同一组内，所述样本电池的干电池的电解液注入量相同。不同组所述样本电池的干电池的电解液注入量不同。

具体地，在N组样本电池的干电池中，在不同组内，所述样本电池的干电池的电解液注入量不同。在同一组内，所述样本电池的干电池的电解液注入量相同。例如，将所述样本电池的干电池分为5组，即N为5。每一组内有2个所述样本电池的干电池，即X为2。5组所述样本电池的干电池注入的电解液量分别为4毫升、4.5毫升、5毫升、5.5毫升和6毫升。在4毫升样本电池的干电池组内，有2个注入电解液量为4毫升的样本电池的干电池。

由于后续测试所述样本电池的边界热源功率时，需要将2块所述样本电池的干电池通过加热膜30粘贴在一起，因此需要N≥2。可选地，N为偶数个，且N越大，所述边界热源功率的计算结果越准确。

可选地，在手套箱中执行注入电解液的步骤。为了减少水蒸气的影响，在转移进手套箱之前，先将所述多个样本电池的干电池放入真空烘箱中，在－75千帕压强和65°摄氏度的环境下烘干12小时，充分去除水蒸气。然后迅速将所述多个样本电池的干电池转移进手套箱。在手套箱中，依次用陶瓷剪刀剪掉每一个所述样本电池的干电池自留气袋的最外沿，用移液枪量取不同容量的电解液，分别注入所述多个样本电池的干电池中。

可选地，为了模拟电解液消耗情况，注入电解液的容量梯度为4毫升至所述样本电池的标称注液量。所述样本电池的标称注液量即所述样本电池的最大电解液容量。以0.5毫升的梯度注液，取N为7，共注液7组。为了验证实验的可重复性，每个注液量同时做6块电池，取X为6。

S340，将每一个所述样本电池的干电池化成并封装，形成多个封装后的所述样本电池。

具体地，将注入电解液后的所述多个样本电池的干电池分别放入自封袋中封好，防止电解液在手套箱中挥发。静置24小时后，等待电解液充分浸润电芯。进一步地，在手套箱中利用简易的手动按压式热封机，沿自封袋外沿进行封装。

封装后，将封装好的所述多个样本电池转移出手套箱，放入化成机，依据所述样本电池的尺寸加压力进行化成。化成温度设置为50℃。化成后，以与所述样本电池标称容量对应的电流，依次对所述多个样本电池恒流充电至标称截止电压，并静置1小时。进一步地，将所述多个样本电池以相同倍率放电至截止电压，循环三次，使所述多个样本电池在负极表面形成稳定的SEI膜(固体电解质界面膜)。记录最后一个放电循环的放电容量。

S350，分别测试每一组封装后的所述样本电池的边界热源功率。

具体地，上述步骤之后，依次测试每一组封装后的所述样本电池的边界热源功率。

在本实施例中，选取多个所述样本电池并分组，依次拆解所述多个样本电池，并按不同电解液容量对多组所述样本电池分别注入电解液，在封装化成后分别测试每一组所述样本电池的边界热源功率，为后续计算所述样本电池的实际理论导热系数提供数据基础。

如图4所示，在本申请的一实施例中，所述步骤S350包括如下步骤S351至步骤S357：

S351，选取处于同一组的两个所述样本电池20，通过加热膜30将两个样本电池20粘合。所述样本电池20的粘合面为与所述样本电池20厚度方向垂直的表面。所述样本电池20的粘合面面积与所述加热膜30的面积相等。

具体地，在本实施例中，所述样本电池20和前述内容所提及的所述样本电池相同。所述同一组的两个所述样本电池20的电解液量相同。所述两个样本电池20和加热膜30共同组成加热模型。

S352，在每一个所述样本电池20远离所述加热膜30的一面粘贴多个温度传感器40。

具体地，如图5所示，通过耐高温胶布将所述多个温度传感器40固定至所述加热膜30上。为使得温度测量准确，所述温度传感器40在所述加热膜30上等距设置。可选地，两个所述温度传感器40之间相隔5毫米。此外，在所述样本电池20的另一侧包覆有隔热材料10。通过在远离所述加热膜30的一面设置所述温度传感器40，可以在所述加热膜30加热所述样本电池20时，通过所述温度传感器40测量热量在所述样本电池20在厚度方向上传导后的温度变化。

S353，将所述加热膜30电连接至直流稳压源。所述直流稳压源和所述温度传感器40分别电连接至数据采集装置。

具体地，所述加热膜30的导线电连接至所述直流稳压源。所述直流稳压源用于为所述加热膜30提供电能，从而使得所述加热膜30发热，加热两个所述样本电池20。

S354，开启所述数据采集装置。

具体地，所述数据采集装置可以检测所述温度传感器40所在电路的电压值和电流值。

S355，开启所述直流稳压源对所述加热膜30加热。

具体地，为确定初始状态温度的稳定性，可以在开启所述数据采集装置的100秒后，开启所述直流稳压源对所述加热膜30加热。

S356，读取所述数据采集装置获取的电压和电流，计算输入功率，所述输入功率为所述电压和所述电流的乘积。

S357，依据下列公式计算所述边界热源功率。

其中，P为所述边界热源功率。P₀为所述输入功率。S为所述样本电池20的粘合面面积。

具体地，所述样本电池20的粘合面为所述样本电池20和所述加热膜30的接触面积。

在本实施例中，通过在2个所述样本电池20之间放置加热膜30，形成热量传递实验模型，通过对所述加热膜30加热，一方面可以测量所述样本电池20远离所述加热膜30一面的温度。另一方面，可以通过所述数据采集装置获取的电压和电流计算输入功率，从而计算所述边界热源功率。为后续计算所述样本电池20的实际导热系数形成数据基础。

如图6所示，在本申请的一实施例中，所述步骤S400包括如下步骤S410至步骤S440：

S410，建立温度拟合模型。

具体地，在建模软件Comsol中建立电池单体的均质化一维模型。所述温度拟合模型包括一段长度等于所述样本电池厚度的线段。所述线段一端的端点为所述加热膜30的位置，所述线段另一端的端点为所述温度传感器40的位置。在建模软件中，所述温度拟合模型可以模拟所述步骤S351至步骤S357中实际的热量传递实验模型。在所述步骤S351至步骤S357中，所述实际的热量传递实验模型由两块所述样本电池20和放置于所述样本电池20之间的加热膜30构成。在加热过程中，相当于外界在所述加热膜位置，对整个热量传递实验模型施加了一个温度激励。当热量沿着所述样本电池20传递至所述样本电池20远离所述加热膜的一面时，相当于所述样本电池20对所述温度激励产生了响应。因此，所述线段可以模拟所述热量传递实验模型中的热量传递过程。

S420，所述每一个固态组分的密度、所述样本电池理论导热系数和所述边界热源功率输入至所述温度拟合模型。通过所述温度拟合模型计算得出模拟温度。

具体地，所述模拟温度即依据所述温度拟合模型估算出的，所述加热膜30处的热量传递至所述样本电池20远离所述加热膜的一面时，理论上会形成的温度。所述每一个固态组分的密度已在上述步骤S220中计算得出。所述样本电池理论导热系数已在上述步骤S210中计算得出。所述边界热源功率已在上述步骤S357中计算得出。

S430，读取所述数据采集装置获取的测试温度。

具体地，所述测试温度为多个，由所述多个温度传感器40测得，可以取所述多个测试温度的平均值。所述测试温度为所述温度传感器40实际测得的温度。所述测试温度和所述模拟温度存在差距。

S440，对所述模拟温度和所述测试温度进行拟合计算，生成所述样本电池的实际导热系数。

具体地，在所述温度拟合模型中，对所述模拟温度和所述测试温度进行拟合计算。所述样本电池的实际导热系数为对所述加热膜30施加的温度过渡至所述测试温度的过程中，热量传导的效率。

进一步地，对多组不同电解液含量的所述样本电池执行所述步骤S410至所述步骤S440，得出多个不同的所述样本电池的实际导热系数。

在本实施例中，通过建立温度拟合模型，计算所述响应温度，进一步通过在所述温度拟合模型中，对所述响应温度和所述测试温度进行拟合计算，得出多个所述样本电池的实际导热系数，计算结果精确。

在本申请的一实施例中，所述步骤S440包括：

S441,依据下列公式计算所述样本电池的实际导热系数：

其中，ρ为所述样本电池的密度。C_p为所述样本电池的比热容。k_z为所述样本电池的理论导热系数。T为所述测试温度。q(t)为所述输入功率。S为所述样本电池的粘合面面积。z为单个所述样本电池的厚度。t为加热时间。

具体地，公式5为主计算公式，公式6为公式5的边界条件。

在所述步骤S441之后，执行所述步骤S500：依据所述样本电池的实际导热系数和所述样本电池的剩余电解液量的关系，生成第一数据图表。

图7为本申请一实施例中提供的锂离子电池剩余电解液量的确定方法中的第一数据图表的示意图。如图7所示，所述第一数据图表为折线图。所述折线图的横坐标为所述样本电池的剩余电解液量。所述折线图的纵坐标为所述样本电池的实际导热系数。

在本实施例中，通过公式5和公式6对所述响应温度和所述测试温度进行拟合计算，得出多个所述样本电池的实际导热系数，计算结果精确。

在本申请的一实施例中，所述锂离子电池剩余电解液量的确定方法还包括：

S550，存储所述第一电池参数、所述第二电池参数、所述样本电池的理论导热系数和所述第一数据图表。

在本实施例中，通过存储所述第一电池参数、所述第二电池参数、所述样本电池的理论导热系数和所述第一数据图表，可以实现对待测电池的实际导热系数的计算，并根据所述第一数据图表查表直接得到待测电池的剩余电解液量，无须在每一次测量所述待测电池的剩余电解液量时，都对所述待测电池拆解检测所述待测电池的参数，大大节约时间成本。

在本申请的一实施例中，所述步骤S600包括：

S610，选取一个锂离子电池作为第一待测电池，提取已存储的所述第一电池参数、所述第二电池参数和所述样本电池的理论导热系数。所述第一待测电池和所述样本电池的电池型号相同。

具体地，在检测与所述样本电池型号相同的锂离子电池时，可以直接提取上述步骤中已计算得出的所述第一电池参数、所述第二电池参数和所述样本电池的理论导热系数，不必重复计算。

S620，依据所述第一电池参数和所述样本电池的理论导热系数，获得所述第一待测电池的实际导热系数。

具体地，所述获得所述第一待测电池的实际导热系数的步骤与上述所述步骤S350至所述步骤S400一致，无需执行所述步骤S310至所述步骤S340。通过所述步骤S350测量所述第一待测电池的所述边界热源功率，通过所述步骤S400拟合计算得出所述第一待测电池的实际导热参数。

S700,依据所述第一待测电池的实际导热系数，在所述第一数据图表中查找与所述第一待测电池的实际导热系数相匹配的剩余电解液量，以确定所述第一待测电池的剩余电解液量。

具体地，所述第一数据图表为折线图。所述折线图的横坐标为所述第一待测电池的实际导热系数。所述折线图的纵坐标为所述第一待测电池的剩余电解液量。进而可以依据所述第一数据图表查询与所述第一待测电池的实际导热系数对应的纵坐标，即所述第一待测电池的剩余电解液量。

在本实施例中，在本实施例中，通过计算所述第一待测电池的实际导热系数，直接通过查表得知所述剩余电解液量。从而实现了对锂离子电池的无损的状态参数获取，避免了在每次确定剩余电解液量时，均对锂离子电池进行暴力拆解，实际可行。

如图8所示，在本申请的一实施例中，所述锂离子电池剩余电解液量的确定方法还包括：

S710,依据下列公式计算修正因子：

其中，f为修正因子。d₂为电解液实际厚度。d_i为每一个固态组分的片层厚度。k_i为每一个固态组分的导热系数。d_n为电解液理论厚度。k_n为电解液的导热系数。

具体地，公式7为依据公式1计算出的所述样本电池的理论导热系数和测试得出的所述样本电池的实际导热系数，得出修正因子。所述修正因子用于修正所述样本电池的理论导热系数。

在本申请的一实施例中，所述锂离子电池剩余电解液量的确定方法还包括：

S720,选取一个锂离子电池为第二待测电池。所述第二待测电池的电池型号与所述第一待测电池的电池型号不同。

具体地，所述第二待测电池为与所述样本电池的电池型号不同的锂离子电池。前述步骤中，已经得出所述样本电池的修正因子。因此，可以通过所述样本电池的修正因子指导所述第二待测电池的理论导热系数的修正。

S730,获取所述第二待测电池的第三电池参数。

具体地，所述步骤S730与所述步骤S100的原理相同。所述第三电池参数可以是所述第二待测电池的重量、所述第二待测电池表面积、所述第二待测电池中多个固态组分的总重量、所述第二待测电池中每一个固态组分的片层厚度和所述第二待测电池中每一个固态组分的重量中的一种或多种。

S740,依据所述第三电池参数，计算多个所述第二待测电池的理论导热系数。每一个所述第二待测电池的理论导热系数对应一个所述第二待测电池的剩余电解液量。

具体地，所述步骤S740与所述步骤S200的原理相同。

S750,依据多个所述第二待测电池的理论导热系数和所述修正因子，生成多个所述第二待测电池的实际导热系数。

具体地，通过执行所述步骤S750，可以直接得出所述第二待测电池的实际导热系数，不需要经过与前述步骤S400类似的步骤对所述第二待测电池进行拆解和实验。

S760,依据所述第二待测电池的实际导热系数和所述第二待测电池的剩余电解液量的关系，生成第二数据图表，以指导确定所述第二待测电池的剩余电解液量。

具体地，所述步骤S760与所述步骤S500的原理相同。

在本实施例中，通过所述样本电池的修正因子指导其他型号锂离子电池的理论导热系数的修正，可以直接得出其他型号锂离子电池的实际导热系数，不需要对所述其他型号锂离子电池进行拆解，也不需要经历漫长的实验分析与拟合计算。本实施例中提供的所述方法在检测锂离子电池的剩余电解液量时，大大节约了时间和人力物力成本。

如图9所示，在本申请的一实施例中，还提供一种数据图表生成方法。

所述数据图表生成方法包括如下步骤S810至步骤S850：

S810，选取一个锂离子电池作为样本电池，获取所述样本电池的第一电池参数。

S820，依据所述第一电池参数，计算多个所述样本电池的理论导热系数。每一个所述样本电池的理论导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量。

S830，对所述样本电池进行处理，获取所述样本电池的第二电池参数。

S840，依据所述第一电池参数、所述第二电池参数和多个所述样本电池的理论导热系数，获得多个所述样本电池的实际导热系数。每一个所述样本电池的实际导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量。

S850，依据所述样本电池的实际导热系数和所述样本电池的剩余电解液量的关系，生成剩余电解液量-导热系数图表。

在本实施例中，通过对锂离子电池进行处理，获取第一电池参数和第二电池参数。进一步地，依据所述第一电池参数和所述第二电池参数计算实际导热系数。最终通过建立实际导热系数和剩余电解液量的关系表，剩余电解液量-导热系数图表。所述方法为后续检测所述剩余电解液量提供了数据基础。

如图10所示，在本申请的一实施例中，还提供一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法。

所述锂离子电池剩余电解液量的确定方法包括如下步骤S910至步骤S930：

S910，选取一个锂离子电池作为第一待测电池，获取所述第一待测电池的实际导热系数，所述第一待测电池和所述样本电池的电池型号相同。

S920，依据所述第一待测电池的实际导热系数，调取剩余电解液量-导热系数图表。在所述剩余电解液量-导热系数图表中查找与所述第一待测电池的实际导热系数相匹配的剩余电解液量，以确定所述第一待测电池的剩余电解液量

S930，所述剩余电解液量-导热系数图表通过所述步骤S810至所述步骤S850提及的所述数据图表生成方法生成。

在本实施例中，通过调取剩余电解液量-导热系数图表，并在不损害锂离子电池的前提下，通过查表直接得知所述剩余电解液量。所述方法避免了在每次确定剩余电解液量时，均对锂离子电池进行暴力拆解，且所述方法实际可行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，包括：

选取一个锂离子电池作为样本电池，获取所述样本电池的第一电池参数；

依据所述第一电池参数，计算多个所述样本电池的理论导热系数，每一个所述样本电池的理论导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量；

对所述样本电池进行处理，获取所述样本电池的第二电池参数；

依据所述第一电池参数、所述第二电池参数和多个所述样本电池的理论导热系数，获得多个所述样本电池的实际导热系数，每一个所述样本电池的实际导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量；

依据所述样本电池的实际导热系数和所述样本电池的剩余电解液量的关系，生成第一数据图表；

选取一个锂离子电池作为第一待测电池，获取所述第一待测电池的实际导热系数，所述第一待测电池和所述样本电池的电池型号相同；

依据所述第一待测电池的实际导热系数，在所述第一数据图表中查找与所述第一待测电池的实际导热系数相匹配的剩余电解液量，以确定所述第一待测电池的剩余电解液量。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，所述选取一个锂离子电池作为样本电池，获取所述样本电池的第一电池参数的步骤包括：

选取一个锂离子电池作为样本电池，获取所述样本电池的样本电池重量和样本电池表面积；

拆解所述样本电池，获取所述样本电池的多个固态组分；

去除附着于所述多个固态组分上的残留电解质，并获取所述多个固态组分的总重量、每一个固态组分的片层厚度和每一个固态组分的重量。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，所述固态组分包括正极集流体、负极集流体、正极活性材料、负极活性材料、隔膜或铝塑膜。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，所述依据所述第一电池参数，计算多个所述样本电池的理论导热系数的步骤包括：

基于下列公式计算多个所述样本电池的理论导热系数：

其中，k_z为所述样本电池的理论导热系数，d_i为每一个固态组分的片层厚度，k_i为每一个固态组分的导热系数，d_n为电解液理论厚度，k_n为电解液的导热系数，V_n为电解液体积，S_z为所述样本电池表面积，i与所述固态组分的数量有关。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，所述依据所述第一电池参数，计算多个所述样本电池的理论导热系数的步骤还包括：

基于下列公式计算所述每一个固态组分的密度：

其中，ρ_i为每一个固态组分的密度，m_i为所述每一个固态组分的重量，V_i为每一个固态组分的体积，d_i为所述每一个固态组分的片层厚度，S_i为每一个固态组分的卷绕面面积，所述卷绕面为与所述固态组分的片层厚度方向垂直的面；

基于下列公式计算最大电解液体积：

其中，V₁为所述最大电解液体积，M为所述样本电池重量，m为所述多个固态组分的总重量，ρ_n为电解液密度。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，所述对所述样本电池进行处理，获取所述样本电池的第二电池参数的步骤包括：

选取多个所述样本电池的干电池，所述样本电池的干电池为所述样本电池在生产时，未注入电解液的固态部分；

将多个所述样本电池的干电池分为N组，每一组所述样本电池的干电池包括X个所述样本电池的干电池，N为正整数且N≥2，X为正整数且X≥2；

向所述样本电池的干电池注入电解液，在同一组内，所述样本电池的干电池的电解液注入量相同，不同组所述样本电池的干电池的电解液注入量不同；

将注入电解液后的每一个所述样本电池的干电池化成并封装，形成多个封装后的所述样本电池；

分别测试每一组封装后的所述样本电池的边界热源功率。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，所述分别测试每一组封装后的所述样本电池的边界热源功率的步骤包括：

选取处于同一组的两个所述样本电池，通过加热膜将两个样本电池粘合，所述样本电池的粘合面为与所述样本电池厚度方向垂直的表面，所述样本电池的粘合面面积与所述加热膜的面积相等；

在每一个所述样本电池远离所述加热膜的一面粘贴多个温度传感器；

将所述加热膜电连接至直流稳压源，所述直流稳压源和所述温度传感器分别电连接至数据采集装置；

开启所述数据采集装置；

开启所述直流稳压源对所述加热膜加热；

读取所述数据采集装置获取的电压和电流，计算输入功率，所述输入功率为所述电压和所述电流的乘积；

依据下列公式计算所述边界热源功率：

其中，P为所述边界热源功率，P₀为所述输入功率，S为所述样本电池的粘合面面积。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，所述依据所述第一电池参数、所述第二电池参数和多个所述样本电池的理论导热系数，获得多个所述样本电池的实际导热系数的步骤包括：

建立温度拟合模型；

将所述每一个固态组分的密度、所述样本电池理论导热系数和所述边界热源功率输入至所述温度拟合模型，通过所述温度拟合模型计算得出模拟温度；

读取所述数据采集装置获取的测试温度；

对所述模拟温度和所述测试温度进行拟合计算，生成所述样本电池的实际导热系数。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，所述对所述模拟温度和所述测试温度进行拟合计算，生成所述样本电池的实际导热系数的步骤包括：

依据下列公式计算所述样本电池的实际导热系数：

其中，ρ为所述样本电池的密度，Cp为所述样本电池的比热容，kz为所述样本电池的理论导热系数，T为所述测试温度，q(t)为所述输入功率，S为所述样本电池的粘合面面积，z为单个所述样本电池的厚度，t为加热时间。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，还包括：

存储所述第一电池参数、所述第二电池参数、所述样本电池的理论导热系数和所述第一数据图表。

11.根据权利要求10所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，所述选取一个锂离子电池作为第一待测电池，获取所述第一待测电池的实际导热系数的步骤包括：

选取一个锂离子电池作为第一待测电池，提取已存储的所述第一电池参数、所述第二电池参数和所述样本电池的理论导热系数，所述第一待测电池和所述样本电池的电池型号相同；

依据所述第一电池参数、所述第二电池参数和所述样本电池的理论导热系数，获得所述第一待测电池的实际导热系数。

12.根据权利要求11所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，还包括：

依据下列公式计算修正因子：

其中，f为修正因子，d₂为电解液实际厚度，d_i为每一个固态组分的片层厚度，k_i为每一个固态组分的导热系数，d_n为电解液理论厚度，k_n为电解液的导热系数。

13.根据权利要求12所述的锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，还包括：

选取一个锂离子电池为第二待测电池，所述第二待测电池的电池型号与所述样本电池的电池型号不同；

获取所述第二待测电池的第三电池参数；

依据所述第三电池参数，计算多个所述第二待测电池的理论导热系数，每一个所述第二待测电池的理论导热系数对应一个所述第二待测电池的剩余电解液量；

依据多个所述第二待测电池的理论导热系数和所述修正因子，生成多个所述第二待测电池的实际导热系数；

依据所述第二待测电池的实际导热系数和所述第二待测电池的剩余电解液量的关系，生成第二数据图表，以指导确定所述第二待测电池的剩余电解液量。

14.一种数据图表生成方法，其特征在于，包括

选取一个锂离子电池作为样本电池，获取所述样本电池的第一电池参数；

依据所述第一电池参数，计算多个所述样本电池的理论导热系数，每一个所述样本电池的理论导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量；

对所述样本电池进行处理，获取所述样本电池的第二电池参数；

依据所述第一电池参数、所述第二电池参数和多个所述样本电池的理论导热系数，获得多个所述样本电池的实际导热系数，每一个所述样本电池的实际导热系数对应一个所述样本电池的剩余电解液量；

依据所述样本电池的实际导热系数和所述样本电池的剩余电解液量的关系，生成剩余电解液量-导热系数图表。

15.一种锂离子电池剩余电解液量的确定方法，其特征在于，包括：

选取一个锂离子电池作为第一待测电池，获取所述第一待测电池的实际导热系数，所述第一待测电池和所述样本电池的电池型号相同；

依据所述第一待测电池的实际导热系数，调取剩余电解液量-导热系数图表，在所述剩余电解液量-导热系数图表中查找与所述第一待测电池的实际导热系数相匹配的剩余电解液量，以确定所述第一待测电池的剩余电解液量；

所述剩余电解液量-导热系数图表通过权利要求14提及的所述数据图表生成方法生成。

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