CN110045290A - 一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法，按照一定的振动功能试验谱依次对锂离子蓄电池三个相互垂直方向进行振动，对锂离子蓄电池以恒定电流I1放电至放电截止电压V0，搁置时间为T0；对锂离子蓄电池以恒定电流I2放电至生产厂家规定的放电截止电压V0，搁置时间T0；对锂离子蓄电池以恒定电流I3放电至放电截止电压V0，搁置时间T1，测量并记录开路电压V1；继续搁置时间T2，测量并记录开路电压V2；绘制V1和V2随时间变化曲线，如果在T1阶段，dV1/dt为负值，则说明锂离子蓄电池内部异常，存在内短路危害；如果在T1阶段，dV1/dt为正值或者dV1/dt先为为正值后为负值，在T2阶段dV2/dt为负值，且绝对值逐步变大，则说明锂离子蓄电池内部有隐患，存在内短路潜在危害。

Description

一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法
技术领域
本发明涉及锂离子蓄电池制造技术领域，特别涉及一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法。
背景技术
锂离子蓄电池具有放电电压高、自放电率低、充放电效率高、比能量大、循环寿命长等特点，已成为动力汽车、航空航天、军用通信等各行各业的主要电源，然而锂离子蓄电池由于其能量密度高，一旦发生内短路安全事故，将会对人员、车辆或设备等带来灾难性危害。
锂离子蓄电池发生内短路主要有两大类原因，一类是在蓄电池的使用过程中，如对蓄电池进行了过充电、过放电，以及大电流充放电等可能出现锂枝晶或铜枝晶，从而刺破隔膜导致电池发生内短路。另一类是在蓄电池的生产过程中，由于粉尘颗粒、集流体、隔膜和极片金属毛刺等缺陷的存在，经过一段时间的使用而爆发。
使用过程中导致的内短路可以通过蓄电池管理系统，限制对锂离子蓄电池进行过充电或过放电等措施来避免，而蓄电池单体的生产过程中内短路隐患很难从蓄电池的外观及可筛选的性能数据上体现出来，容易混入正常电池而进入正常的使用阶段，存在很大的安全隐患，因此，开发出一种能够在蓄电池制造的过程中就能够发现电池内短路隐患和缺陷的无损检测方法具有较大的实践意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法，以解决锂离子蓄电池在使用过程中发生内短路问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法：包括以下步骤：
步骤1、按照一定的振动功能试验谱依次对锂离子蓄电池三个相互垂直方向进行振动，每个方向振动时间为1～5分钟，振动功能试验谱量级和振动时间可以根据锂离子蓄电池使用环境和用户需求确定；
步骤2、对锂离子蓄电池以恒定电流I1放电至放电截止电压V0，搁置时间为T0；
步骤3、对锂离子蓄电池以恒定电流I2放电至生产厂家规定的放电截止电压V0，搁置时间T0；
步骤4、对锂离子蓄电池以恒定电流I3放电至放电截止电压V0，搁置时间T1，测量并记录开路电压V1；
步骤5、继续搁置时间T2，测量并记录开路电压V2；其中T1与T2为总共时间为7天～14天；具体搁置时间根据锂离子电极材料特性不同进行选择；
步骤6，绘制V1和V2随时间变化曲线，如果在T1阶段，dV1/dt为负值，则说明锂离子蓄电池内部异常，存在内短路危害；如果在T1阶段，dV1/dt为正值或者dV1/dt先为为正值后为负值，在T2阶段dV2/dt为负值，且绝对值逐步变大，则说明锂离子蓄电池内部有隐患，存在内短路潜在危害。
进一步，对锂离子蓄电池以恒定电流I1放电至生产厂家规定的放电截止电压V0，搁置时间T0，其中I1约为C/5～C/3，其中T0为10～30min；
进一步，对锂离子蓄电池以恒定电流I2放电至生产厂家规定的放电截止电压V0，搁置时间T0，其中I2约为I1的1/10～1/5；
进一步，对锂离子蓄电池以恒定电流I3放电至生产厂家规定的放电截止电压V0，搁置时间T1，测量并记录开路电压V1，其中I3为I2的1/10～1/20，T1为60h～84h；
本发明提供的一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法，能够暴露和检测出锂离子蓄电池内部一些潜在和细小的隐患，防止和减少在使用过程中发生内短路危害，提高锂离子蓄电池性能稳定性和安全性。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1为采用本发明无损检测方法测试40Ah锂离子蓄电池单体内部缺陷和正常状态下开路电压随时间变化对比曲线图。
图2本发明实施例的电池3解剖后极片缺陷示意图。
图3本发明实施例的电池3解剖后隔膜受损点示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法作进一步详细说明。
本发明方法包括如下步骤：
步骤1将锂离子蓄电池固定在振动台上，按一定振动功能试验谱依次对锂离子蓄电池三个相互垂直方向(X、Y、Z)进行振动，每个方向振动时间可为1～5分钟，振动功能试验谱本实施例振动功能试验谱如表1，每个方向振动时间为4分钟。
表1振动功能试验谱
步骤2对锂离子蓄电池以恒定电流I1放电至放电截止电压V0，搁置时间为T0；
步骤3对锂离子蓄电池以恒定电流I2放电至生产厂家规定的放电截止电压V0，搁置时间T0；
步骤2所述恒定电流I1的大小可以根据锂离子蓄电池容量进行选择。设锂离子蓄电池容量为C(单位：Ah)，则所述恒定电流I1的大小可为C/5～C/3(单位：A)，本实施例中，所述锂离子蓄电池容量为40Ah,所述恒定电流I1的大小为8A。所述放电截止电压V0可为2.0V～3.0V，可以根据不同的锂离子蓄电池电极材料特性进行选择，以使所述锂离子蓄电池剩余容量接近0％，本实施例中，所述放电截止电压为3.0V。所述搁置时间为T0可为10～30min，本实施例中，所述搁置时间为T0为30min；
步骤3所述恒定电流I2约为I1的1/10～1/5，以进一步降低锂离子蓄电池剩余容量，本实施例中，所述恒定电流I2的大小为0.8A。放电截止电压V0和搁置时间为与步骤2相同；
步骤4对锂离子蓄电池以恒定电流I3放电至放电截止电压V0，搁置时间T1，测量并记录开路电压V1。
步骤4所述恒定电流I3约为I2的1/20～1/10，再次降低锂离子蓄电池剩余容量，本实施例中，所述恒定电流I2的大小为0.08A，放电截止电压V0与步骤2相同，搁置时间T1可为60h～84h，以使开路电压V1达到稳定状态。本实施例中，搁置时间T1为72h。
步骤5继续搁置时间T2，测量并记录开路电压V2；其中T1与T2为总共时间为7天～14天；搁置时间根据锂离子电极材料特性不同进行选择，本实施例中，搁置时间T2为11天。
步骤6，绘制V1和V2随时间变化曲线，如果在T1阶段，dV1/dt为负值，则说明锂离子蓄电池内部异常，存在内短路危害；如果在T1阶段，dV1/dt为正值或者dV1/dt先为为正值后为负值，在T2阶段dV2/dt为负值，且绝对值逐步变大，则说明锂离子蓄电池内部有隐患，存在内短路潜在危害。
图1为正常电池状态下(图中正方点，电池1和电池2)以及内部缺陷(图中圆形点，电池3)开路电压随时间变化对比曲线图。对电池3进行解剖，发现电池3内部一片极片存在缺陷，同时对应的隔膜位置有轻微损伤。
图2为电池3解剖之后极片内部缺陷图，图3电池3解剖后隔膜受损点。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按照一定的振动功能试验谱依次对锂离子蓄电池三个相互垂直方向进行振动，每个方向振动时间为1～5分钟，振动功能试验谱量级和振动时间可以根据锂离子蓄电池使用环境和用户需求确定；
步骤2、对锂离子蓄电池以恒定电流I1放电至放电截止电压V0，搁置时间为T0；
步骤3、对锂离子蓄电池以恒定电流I2放电至生产厂家规定的放电截止电压V0，搁置预设时间T0；
步骤4、对锂离子蓄电池以恒定电流I3放电至放电截止电压V0，搁置预设时间T1，测量并记录开路电压V1，其中T1为60h～84h，具体搁置时间根据锂离子电极材料特性不同进行选择
步骤5、继续搁置预设时间T2，测量并记录开路电压V2；其中T1与T2为总共时间为7天～14天；具体搁置时间根据锂离子电极材料特性不同进行选择；
步骤6，绘制V1和V2随时间变化曲线，如果在T1阶段，dV1/dt为负值，则说明锂离子蓄电池内部异常，存在内短路危害；如果在T1阶段，dV1/dt为正值或者dV1/dt先为为正值后为负值，在T2阶段dV2/dt为负值，且绝对值逐步变大，则说明锂离子蓄电池内部有隐患，存在内短路潜在危害。
2.如权利要求1所述的一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法，其特征在于，对锂离子蓄电池以恒定电流I1放电至生产厂家规定的放电截止电压V0，搁置时间T0，其中I1约为C/5～C/3，其中T0为10～30min。
3.如权利要求1所述的一种锂离子蓄电池内短路潜在缺陷无损检测方法，其特征在于，对锂离子蓄电池以恒定电流I2放电至生产厂家规定的放电截止电压V0，搁置时间T0，其中I2约为I1的1/10～1/5。
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