CN110102515B - 一种基于热成像仪的锂离子电池电芯的筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于热成像仪的锂离子电池电芯的筛选方法，利用热成像技术，在锂电池首次充至65%‑75%SOC、充至100%SOC、满电静置、第二次充满电及分容结束的状态下，分别进行热成像扫描，将内部存在微短路及过多副反应等电芯检测出来，我们利用这样的方式能够大大的降低电芯在化成、老化、分容和存储过程中出现燃烧爆炸的风险，降低了异常电芯流入市场的风险，提高产品的筛选质量和安全性能。
Description
技术领域
本发明属于锂电池制造领域，涉及一种基于热成像仪的锂离子电池电芯的筛选方法。
背景技术
锂电池具有高能量密度、使用寿命长、大输出功率等特点，逐渐成为手机、笔记本、移动电源、电动自行车及汽车、储能等市场的主流。随着锂电池的推广应用，以充电过程中热失控为特征的安全事故时有发生，造成了生产企业及消费者的财产损失及对人身安全威胁。
究其原因，大部分最终都指向了电芯内部本身存在缺陷。由于锂电池制造过程工序众多且复杂、制造环境要求严苛，过程中影响电芯安全性能的因素众多，如粉尘、水分、金属杂质等；因此，如何将这些在制造过程中存在异常缺陷的电芯识别并筛选出来就显得尤为重要。
目前，绝大多数锂电池制造企业基本上都是在电芯化成后通过常温或高温老化后的电压来筛选这些异常电芯，但在电芯化成及老化过程中容易导致燃烧甚至爆炸事故，严重威胁人身和财产安全。
如CN201210257221.8《一种电池电芯的筛选方法及电芯》，将成品电芯进行充电处理；在电芯的表面包覆PH试纸；对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理；电芯被放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯。通过本发明的电池电芯的筛选方法从化成后的电芯中剔除次品电芯，筛选出合格电芯，提高了电芯的出货品质，提高了电解液在正负极极片和隔膜内部的渗透、扩散，同时减少正负极极片、隔膜接触介面的微小气泡，降低介面阻抗，改善电芯电性能和延长电芯循环寿命；有利于挑出漏液电芯、胀气电芯、及自放电大的电芯。
又如CN201711460542.7《一种锂离子电池电芯老化筛选方法》，第一阶段的常温搁置：给化成分容后的电芯充电，使电芯电压升高至一初始电压，然后在常温下搁置6～12小时；第二阶段高温搁置：再将电芯放入温度范围为40±5℃的高温环境中，搁置48～72小时，使电芯冷却后，测量并记录第一电压值；第三阶段高温搁置：将电芯再次置入前述温度范围为40±5℃的高温环境中，搁置48～168小时，使电芯冷却后，测量并记录第二电压值，检测出低电压的电芯。本发明适用于混合材料体系的锂离子电芯的老化筛选，还可以减少后续电芯的配组分档，提升电芯的配组效率和成功率。
发明内容
本发明的目的是为了优化现有技术，避免电芯在化成及老化过程中出现燃烧爆炸事故，提高电芯的筛选质量，降低锂电池在生产和应用过程中热失控的风险。
一种基于热成像仪的锂离子电池电芯的筛选方法，它包括如下步骤：
S1：将电芯化成充至65％-75％SOC后静置15±1min；
S2：利用热成像仪扫描电芯，通过电芯在热成像仪上显示的颜色差异，判断电芯是否正常，如正常则进入S3，异常则进入S14；
S3：将S2中正常电芯化成充至满电后静置15±1min；
S4：重复S2判断电芯是否正常，如正常则进入S5，异常则进入S14；
S5：化成后电芯静置2小时，每隔1小时重复S2判断电芯是否正常，如正常进入S6，异常则进入S14；
S6：将S5中正常电芯进行常温老化，常温老化温度为25±5℃，时间为5天；
S7：常温老化结束后检测电芯电压内阻，如电芯电压内阻正常则进入S8，如电芯电压内阻异常则进入S14；
S8：将S7中正常电芯进行高温老化，高温老化温度为45±5℃，时间为3天；
S9：高温老化结束后检测电芯电压内阻，如电芯电压内阻正常则进入S10；如电芯电压内阻异常则进入S14；
S10：将S9中正常电芯进行分容，分容前充至满电后静置15±1min；
S11：使用热成像仪扫描电芯，判断电芯是否正常，如正常进入S12，异常则进入S14；
S12：将S10中完成分容的电芯静置15±1min；
S13：重复S2判断电芯是否正常，如正常则为最终的产品，异常则进入S14；
S14：将异常电芯剔除。
本发明的有益效果在于：
本发明利用热成像技术，在锂电池首次充至65％-75％SOC、充至100％SOC、满电静置、第二次充满电及分容结束的状态下，分别进行热成像扫描，将内部存在微短路及过多副反应等电芯检测出来，杜绝电芯在化成过程中和后续老化过程中出现燃烧爆炸事故，提高产品质量和安全性能。
附图说明
图1为本发明的检测流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
一种基于热成像仪的锂离子电池电芯的筛选方法，它包括如下步骤：
S1：将活化好的电芯上化成柜，化成充至65％-75％SOC后，在化成柜上静置15±1min；
S2：利用热成像仪扫描电芯，通过电芯在热成像仪上显示的颜色差异，判断电芯是否正常，异常电芯为亮黄色，正常电芯为暗红色，如正常则进入S3，异常则进入S14；
S3：将S2中正常电芯化成充至满电后静置15±1min；
S4：重复S2判断电芯是否正常，如正常则进入S5，异常则进入S14；
S5：化成结束后，将电芯放入物料槽中，平铺静置2h，每1h/次热成像扫描，将异常电芯剔除，如正常进入S6，异常则进入S14；
S6：将S5中正常电芯转入常温老化房进行常温老化，常温老化温度为25±5℃，时间为5天；
S7：常温老化结束后检测电芯电压内阻，如电芯电压内阻正常则进入S8，如电芯低压、高内阻或低内阻则进入S14；
S8：将S7中正常电芯转入高温老化房进行高温老化，高温老化温度为45±5℃，时间为3天；
S9：高温老化结束后检测电芯电压内阻，如电芯电压内阻正常则进入S10；如电芯低压、高内阻或低内阻则进入S14；
S10：将S9中正常电芯上分容柜进行分容，分容前充至满电后静置15±1min；
S11：使用热成像仪扫描电芯，判断电芯是否正常，如正常进入S12，异常则进入S14；
S12：将S10中完成分容的电芯静置15±1min；
S13：重复S2判断电芯是否正常，如正常则为最终的产品，异常则进入S14；
S14：将异常电芯剔除。
本发明采用电芯充电静置后热成像技术结合传统的常温和高温老化的模式，将在制造过程中存在异常的电芯挑选出来，众所周知锂电池热失控绝大多数发生在充电过程中，特别是将近满电状态下，故本发明在电池第一次充至65％-75％SOC静置15min后进行热成像扫描，其原因是电池在低荷电量的状态下，热稳定性高，鲜有出现热失控情况，充电结束静置15min后，正常电芯的表体温度会降至室温左右，但异常电芯，因内部存在微短路、副反应或外部短路等，表体温度会高于正常电芯，这时利用热成像仪进行扫描，异常电芯和正常电芯热成像后颜色存在明显差异，异常电芯为亮黄色，正常电芯为暗红色，通过颜色差异我们可以将异常电芯剔除，充电结束后的静置时间不宜过长，最好不要超过50min，若时间过长，异常电芯表体温度也会降至室温左右，这时再利用热成像仪扫描就难于将异常电芯识别出来，通过热成像扫描先将存在较大安全风险的异常电芯剔除，防止这些电芯继续充电引起电芯热失控；正常品再继续充至满电后静置15min，利用热成像技术检测，化成结束满电静置2h，静置过程中，每1h/次热成像扫描检测将异常电芯检测出来，防止电芯在化成柜上和后续老化过程中出现燃烧爆炸；再结合传统的常温和高温老化，进一步将自放电大的电芯剔除；最后在电芯分容充至满电及结束后，分别利用热成像技术将异常电芯剔除，我们利用这样的方式能够大大的降低电芯在化成、老化、分容和存储过程中出现燃烧爆炸的风险，降低了异常电芯流入市场的风险，提高产品的筛选质量和安全性能。
具体实施效果如下表：
Claims (1)
1.一种基于热成像仪的锂离子电池电芯的筛选方法，其特征在于它包括如下步骤：
S1：将电芯化成充至65%-75% SOC后静置15±1min；
S2：利用热成像仪扫描电芯，通过电芯在热成像仪上显示的颜色差异，判断电芯是否正常，异常电芯为亮黄色，正常电芯为暗红色，如正常则进入S3，异常则进入S14；
S3：将S2中正常电芯化成充至满电后静置15±1min；
S4：重复S2判断电芯是否正常，如正常则进入S5，异常则进入S14；
S5：化成后电芯静置2小时，每隔1小时重复S2判断电芯是否正常，如正常进入S6，异常则进入S14；
S6：将S5中正常电芯进行常温老化，常温老化温度为25±5℃，时间为5天；
S7：常温老化结束后检测电芯电压内阻，如电芯电压内阻正常则进入S8，如电芯电压内阻异常则进入S14；
S8：将S7中正常电芯进行高温老化，高温老化温度为45±5℃，时间为3天；
S9：高温老化结束后检测电芯电压内阻，如电芯电压内阻正常则进入S10；如电芯电压内阻异常则进入S14；
S10：将S9中正常电芯进行分容，分容前充至满电后静置15±1min；
S11：使用热成像仪扫描电芯，判断电芯是否正常，如正常进入S12，异常则进入S14；
S12：将S10中完成分容的电芯静置15±1min；
S13：重复S2判断电芯是否正常，如正常则为最终的产品，异常则进入S14；
S14：将异常电芯剔除。
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