CN110994049A - 一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，包括步骤：第一步，将注液后静置时间合格的良品锂离子电池，放置到负压排气设备的排气柜中执行排气操作；第二步，执行第一预设充电步骤：在第一预设充电时间区间内，以第一预设充电电流I₁对电池进行持续充电操作；第三步，继续执行第二预设充电步骤：在第二预设充电时间内，以第二预设充电电流I₂对锂离子电池进行充电操作，并在充电结束后实时采集电池此时具有的第二充电截止电压U₁；第四步，将第二充电截止电压U₁与预设电压值进行比较，判断负压排气设备的排气孔是否堵塞。本发明能够方便准确地检测出电池负压排气设备的排气孔是否堵塞，提高对排气不完全电池的检出率。

Description

一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法。

背景技术

目前，锂离子技术被广泛应用于各储能领域，如智能手机、智能手表、平板电脑、笔记本电脑、mp3播放器、电动工具、固定能源储存、载人航天、无人机、光电汽车以及电动汽车等。锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、循环性能好和无污染等优异性能。但是，在实际的使用过程中，锂离子电池还存在大倍率充放电循环衰减、低温和高温下使用容量衰减和安全等较多的问题。例如，在电池制造过程中，很容易出现由于电池排气不充分，而造成电池出现鼓胀、电池漏液、电池析锂等问题，如果带有这些问题的电池被误用，会带来一系列的安全隐患。

在锂离子电池中，电解液排气不充分主要包括两个方面：第一方面是在电池开口充放电过程中，电解液及极片的产生气体的副反应没有完全进行或并未进行，使电池在后续封口充放电过程中产生气体，从而导致电池鼓胀和析锂，容量衰减，循环寿命变差；第二方面是电池在负压排气过程中，负压排气孔被电解液结晶堵塞，电池内并未形成负压，从而充电过程中产生的气体未被完全排出，导致电池封口充放电过程中产生气体，电池鼓胀和析锂，容量衰减，循环寿命变差。

在锂离子电池中，不同的电池SOC状态(荷电状态)对应的电压值不同，不同产气副反应对应的电压值不同。上述第一方面排气不充分的原因，是由于电池未被充到排气完全的电压，所以可以通过筛选电池的电压来排除不良电池。但是，第二方面是负压排气设备排气孔堵塞的原因，导致电池内气体未被完全排出，无法通过负压排气设备报警来鉴别。

因此，目前迫切需要开发出一种方法，其可以方便准确地鉴别出电池的负压排气设备的排气孔是否堵塞。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法。

为此，本发明提供了一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，包括以下步骤：

第一步，将注液后静置时间合格的良品锂离子电池，放置到锂离子电池负压排气设备的排气柜中，执行排气操作(具体可以是预设时长的排气操作)；

第二步，在排气操作完成后，执行第一预设充电步骤：在第一预设充电时间区间内，以第一预设充电电流I₁对锂离子电池进行持续充电操作；

第三步，继续执行第二预设充电步骤：在第二预设充电时间内，以第二预设充电电流I₂对锂离子电池进行充电操作，并在充电结束后，实时采集锂离子电池此时具有的第二充电截止电压U₁；

第四步，将第二充电截止电压U₁与预设电压值进行比较，根据第二充电截止电压U₁的高低，对应判断锂离子电池负压排气设备的排气孔是否堵塞。

其中，在第一步中，注液后静置时间合格的良品锂离子电池，是指注液后静置时间为16～20h的锂离子电池。

其中，在第一步中，具体为将注液后静置时间合格的良品锂离子电池，放置到排气夹紧托盘中，然后将排气夹紧托盘放入锂离子电池负压排气设备的排气柜中。

其中，在第二步中，第一预设充电时间区间为50～70min；第一预设充电电流I₁的取值范围为0.02C～0.05C。

其中，在第三步中，第二预设充电时间区间为50～70min；第二预设充电电流I₂的取值范围为0.15C～0.20C。

其中，预设电压值等于电池在规定SOC状态下的电压；

根据第二充电截止电压的高低，判断锂离子电池负压排气设备的排气孔是否堵塞的具体判断操作如下：

当第二充电截止电压U₁远大于预设电压值时，判断锂离子电池负压排气设备的排气孔已被堵塞；

其中，第二充电截止电压U₁＝I₁*R+I₂*R，R为电池内阻。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，其能够方便准确地检测出电池的负压排气设备的排气孔是否堵塞，有利于提高对排气不完全电池的检出率，避免排气不完全电池流入后续工序中，最终提高电池的整体生产质量，降低电池的生产成本，具有重大生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法的流程图；

图2为本发明提供的一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，在具体实施例中所选择的锂离子电池的结构示意图；

图3为本发明提供的一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，在具体实施例中所选择的负压排气设备的排气孔与电池注液孔的连接结构示意图；

图4为本发明提供的一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，在具体实施例中负压排气设备的排气孔未堵塞的电池电压曲线与被堵塞的电池电压曲线的对比图；

图3中，1为排气缓冲杯，2为电池注液孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图4，本发明提供了一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，其能够方便准确地筛选出气体未被完全排出的不良电池及该电池对应的堵塞排气孔，具体包括以下步骤：

第一步，将注液后静置时间合格的良品锂离子电池，放置到锂离子电池负压排气设备的排气柜中，执行排气操作(具体可以是预设时长的排气操作)；

第二步，在排气操作完成后，执行第一预设充电步骤：在第一预设充电时间区间内，以第一预设充电电流I₁对锂离子电池进行持续充电操作；

第三步，继续执行第二预设充电步骤：在第二预设充电时间内，以第二预设充电电流I₂对锂离子电池进行充电操作，并在充电结束后，实时采集锂离子电池此时具有的第二充电截止电压U₁；

第四步，将第二充电截止电压U₁与预设电压值进行比较，根据第二充电截止电压U₁的高低，对应判断锂离子电池负压排气设备的排气孔是否堵塞。

在本发明中，需要说明的是，负压排气设备的排气孔堵塞，会造成开口化成电池中产生的气体不能完全排出，在后续封口后电池的充放电过程中，会造成电池鼓胀，容量衰减，循环寿命衰减等。因此，能够通过分析排气截止电压与预设电压值大小，判断电池内部产生的气体是否被完全排出，进一步判断负压排气设备排气孔是否堵塞。

对于本发明，判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，采用两步充电法，第一步充电采用小电流充电使电池中的部分产气副反应进行，第二步充电采用稍大电流充电使电池中产生气体的副反应全部进行完毕。考虑到产能和成本问题，第一步充电电流不宜太小；考虑到大电流充放电会使很多副反应来不及进行，第二步充电电流不宜太大。

在第一步中，具体实现上，注液后静置时间合格的良品锂离子电池，是指注液后静置时间为16～20h的锂离子电池。

在第一步中，具体实现上，具体为将注液后静置时间合格的良品锂离子电池，放置到排气夹紧托盘中，然后将排气夹紧托盘放入锂离子电池负压排气设备的排气柜中。

在第二步中，具体实现上，第一预设充电时间区间可以根据用户的需要预先进行设定，优选为50～70min；第一预设充电电流I₁的取值范围也可以根据用户的需要预先进行设定，优选为0.02C～0.05C(C为电池实际容量)。

在第三步中，具体实现上，第二预设充电时间区间可以根据用户的需要预先进行设定，优选为50～70min；第二预设充电电流I₂的取值范围也可以根据用户的需要预先进行设定，优选为0.15C～0.20C(C为电池实际容量)。

在第四步中，具体实现上，预设电压值等于电池在23％SOC状态(荷电状态)下的电压；

根据第二充电截止电压的高低，判断锂离子电池负压排气设备的排气孔是否堵塞的具体判断操作如下：

当第二充电截止电压U₁＞＞(远大于)预设电压值时，判断锂离子电池负压排气设备的排气孔已被堵塞。

在第四步中，具体实现上，第二充电截止电压U₁＝I₁*R+I₂*R，R为电池内阻。

因此，对于本发明，根据第二充电截止电压U₁与预设电压值(电池在规定SOC状态下的电压，例如23％SOC状态下的电池电压)的大小关系，可以方便准确地来判断锂离子电池负压排气设备的排气孔是否堵塞。

在本发明中，锂离子电池优选为箔极耳卷绕式电池，该箔极耳卷绕式电池可以是单个极组，也可以是多个极组。

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。

实施例。

锂离子电池，采用以磷酸铁锂为正极材料体系的箔极耳卷绕式锂离子电池，其结构如图2所示，锂离子电池包括正极片和负极片，正极片和负极片之间具有隔膜31。其中，正极片包括一个正极集流体22，所述正极集流体22与电池盖板正极引线通过正极耳21相连接，正极集流体22表面(具体为上下表面)涂覆一层正极活性物质23，正极集流体22可以为铝箔，正极活性物质可以为磷酸铁锂。

负极片包括一个负极集流体12，所述负极集流体12与电池盖板负极引线通过负极耳11相连接，负极集流体12的表面(具体为上下表面)涂覆一层负极活性物质13，负极集流体12可以为铜箔，负极活性物质可以包括人造石墨、天然石墨和中间相碳微球中的至少一种。

对于本实施例的锂离子电池，在通过现有的电压检测设备采集第二充电截止电压U₁时，温度为室温。同时，还需要采集电池在规定SOC状态下电压(即用于比较的预设电压值)。具体的采集电压流程为：注液后电池在注液车间静置16～20h；静置合格的电池放入排气夹紧托盘，将夹紧托盘放入锂离子电池负压排气设备的排气柜；电池休眠1min；然后以0.03C(I₁)大小的电流充电60min；然后以0.2C(I₂)大小的电流充电60min，记录充电截止电压U₁；休眠1min结束。通过具体判断办法：当第二充电截止电压U₁＞＞23％SOC状态下的电池电压，判断锂离子电池负压排气设备的排气孔堵塞，否则，没有堵塞。其中第二充电截止电压U₁＝I₁*R+I₂*R，R为电池内阻。

其中，参见图3所示，对于锂离子电池负压排气设备，其包括排气缓冲杯1，排气缓冲杯1的下端与锂离子电池顶部的电池注液孔2相连接，并且相连接处具有密封圈，以保证连接的密封效果。

对于该具体实施例，锂离子电池的第二充电截止电压U₁的测试结果如表1和图4所示。

表1的电压U₁测试结果显示，电池编码为1～14号电池的第二充电截止电压U₁≈23％SOC的电池电压，经过实际拆解锂离子电池负压排气设备，发现排气孔未堵塞；电池编码为15～28号电池的电压U₁＞＞23％SOC的电池电压，经过拆解锂离子电池负压排气设备，发现排气孔堵塞。

因此，经过以上实施例可知，本发明将第二充电截止电压U₁与预设电压值(23％SOC的电池电压)进行比较，根据第二充电截止电压U₁的高低，对应判断锂离子电池负压排气设备的排气孔是否堵塞，是否符合实际情况的、科学的技术方案。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，其能够方便准确地检测出电池的负压排气设备的排气孔是否堵塞，有利于提高对排气不完全电池的检出率，避免排气不完全电池流入后续工序中，最终提高电池的整体生产质量，降低电池的生产成本，具有重大生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种判断锂离子电池负压排气设备排气孔堵塞的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将注液后静置时间合格的良品锂离子电池，放置到锂离子电池负压排气设备的排气柜中，执行排气操作(具体可以是预设时长的排气操作)；

第二步，在排气操作完成后，执行第一预设充电步骤：在第一预设充电时间区间内，以第一预设充电电流I₁对锂离子电池进行持续充电操作；

第三步，继续执行第二预设充电步骤：在第二预设充电时间内，以第二预设充电电流I₂对锂离子电池进行充电操作，并在充电结束后，实时采集锂离子电池此时具有的第二充电截止电压U₁；

第四步，将第二充电截止电压U₁与预设电压值进行比较，根据第二充电截止电压U₁的高低，对应判断锂离子电池负压排气设备的排气孔是否堵塞。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一步中，注液后静置时间合格的良品锂离子电池，是指注液后静置时间为16～20h的锂离子电池。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一步中，具体为将注液后静置时间合格的良品锂离子电池，放置到排气夹紧托盘中，然后将排气夹紧托盘放入锂离子电池负压排气设备的排气柜中。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步中，第一预设充电时间区间为50～70min；第一预设充电电流I₁的取值范围为0.02C～0.05C。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第三步中，第二预设充电时间区间为50～70min；第二预设充电电流I₂的取值范围为0.15C～0.20C。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，预设电压值等于电池在规定SOC状态下的电压；

根据第二充电截止电压的高低，判断锂离子电池负压排气设备的排气孔是否堵塞的具体判断操作如下：

当第二充电截止电压U₁远大于预设电压值时，判断锂离子电池负压排气设备的排气孔已被堵塞；

其中，第二充电截止电压U₁＝I₁*R+I₂*R，R为电池内阻。

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