CN111638461A - 一种锂离子电池充电析锂实时检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域,具体涉及一种锂离子电池充电析锂实时检测方法及系统,所述方法包括:将锂离子电池进行间歇式充电测试,电量每增加1%SOC断开3s,采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI),通过欧姆定律(dU/dI)计算电阻值(ZTR),绘制ZTR随充电容量的分布曲线,根据ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部析锂状态;所述系统包括:测试采集模块、数据处理模块和析锂判断模块。本发明可以在低温(10℃)对锂离子电池的负极析锂进行准确检测,避免人为主观带来的检测误差,提高了锂离子电池的使用寿命和安全性能,操作简便高效,检测精度较高。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,具体涉及一种锂离子电池充电析锂实时检测方法及系统。
背景技术
锂离子电池作为新型绿色能源,近年来受到越来越多的关注,而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,随之而来的则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。目前锂离子电池负极材料主要为石墨炭材料,在低温充电或大倍率充电时,电池内部会引起较大的极化,而持续的极化,容易引起电池析锂,严重形成锂枝晶,刺穿隔膜,造成正负极短路,对电池的安全性能造成极大的危害,因此,要提前判断出锂离子电池析锂现象。目前,判断锂离子电池是否析锂的最常用的方法是将电池在不同倍率及温度下充电,然后拆解电池,肉眼判断,主观给出析锂状态及严重程度。该方法主要依靠人员的经验判断,不仅存在主观判断造成的误差,而且操作复杂,效率低下。此外,锂离子电池,尤其是动力电池,电池的体积和重量较大,有些电池还是钢壳电池,拆解电池时会带来一定的安全隐患,而且还需要耗费较大的人力和物力。
发明内容
本发明目的在于提供一种锂离子电池充电析锂实时检测方法及系统,以解决现有技术中检测充电锂离子电池析锂情况时操作复杂以及检测析锂情况的效率较低的问题。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种锂离子电池析锂的检测方法,所述方法包括:将锂离子电池进行间歇式充电测试,电量每增加1%SOC断开3s,采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI),通过欧姆定律(dU/dI)计算电阻值(ZTR),绘制ZTR随充电容量的分布曲线,根据ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部析锂状态。
进一步地,上述检测方法中,所述充电测试的步骤包括:
将锂离子电池按照不同充电倍率进行充电测试,电量每增加1%SOC断开3s,电压采集精度±1mV,电流±1mA,采样时间20ms。
更进一步地,上述检测方法中,所述不同充电倍率分别为0.2C、0.5C、1C 和2C。
进一步地,上述检测方法中,根据ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部的析锂状态的步骤包括:
若随着SOC的增加,ZTR随充电容量的分布曲线呈先下降,后上升的趋势 (类似于开口向上的抛物线),则判断电池内部无析锂现象;
若随着SOC的增加,ZTR随充电容量的分布曲线呈先下降,后上升,最后又下降的趋势,则判断电池内部出现析锂现象。
基于一个总的发明构思,本发明的另一个目的在于提供一种锂离子电池析锂的检测系统,所述系统包括:
测试采集模块,用于将锂离子电池进行间歇式充电测试,电量每增加1%SOC 断开3S,采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI);
数据处理模块,将采集的数据采集间断期电压变化(dV)和电流变化(dI),通过欧姆定律(dU/dI)计算电阻值(ZTR),绘制ZTR随充电容量的分布曲线;
析锂判断模块,用于根据所述ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部的析锂状态。
进一步地,上述检测系统中,所述析锂判断模块,具体用于:
若随着SOC的增加,ZTR随充电容量的分布曲线呈先下降,后上升的趋势,则判断电池内部无析锂现象;
若随着SOC的增加,ZTR随充电容量的分布曲线呈先下降,后上升,最后又下降的趋势,则判断电池内部出现析锂现象。
与现有技术相比,本发明提供的技术方案,通过对数据的处理分析,可以在低温(10℃)对锂离子电池的负极析锂进行准确检测,从而避免人为主观带来的检测误差,同时也避免了由于负极析锂影响电池的安全性,提高了锂离子电池的使用寿命和安全性能,操作简便高效,检测精度较高。
附图说明
图1本发明检测锂离子电池充电析锂流程示意图;
图2本发明检测锂离子电池充电析锂分析示意图;
图3本发明检测锂离子电池充电析析锂系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
实施例1
请参阅附图1和2,为本发明实施例提供的一种锂离子电池析锂的检测方法的流程示意图,该方法适用于锂离子充电时负极析锂检测的场景,该方法具体包括如下步骤:
取8支NCM-186502.0Ah电芯,在低温(10℃)环境下按不同倍率(0.2C、0.5C、1C和2C)进行间歇式充电测试,电量每增加1%SOC断开3S,采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI),通过欧姆定律(dU/dI)计算电阻值(ZTR),绘制ZTR随充电容量的分布曲线,根据ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部析锂状态,结果如下表1所示。
表1实施例1锂离子电池内部析锂状态
本发明实施例提供的技术方案,通过对数据的处理分析,可以在低温(10℃) 对锂离子电池的负极析锂进行准确检测,从而避免人为主观带来的检测误差,同时也避免了由于负极析锂影响电池的安全性,提高锂离子电池的使用寿命和安全性能,操作简便高效,检测精度较高。
实施例2
取8支NCM-186502.0Ah电芯,在常温(25℃)环境下按不同倍率(0.2C、 0.5C、1C和2C)进行间歇式充电测试,电量每增加1%SOC断开3S,采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI),通过欧姆定律(dU/dI)计算电阻值(ZTR),绘制ZTR随充电容量的分布曲线,根据ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部析锂状态,结果如下表2所示。
表2实施例2锂离子电池内部析锂状态
本发明实施例提供的技术方案,通过对数据的处理分析,可以在常温(25℃) 对锂离子电池的负极析锂进行准确检测,从而避免人为主观带来的检测误差,同时也避免了由于负极析锂影响电池的安全性,提高锂离子电池的使用寿命和安全性能,操作简便高效,检测精度较高。
实施例3
取8支NCM-186502.0Ah电芯,在高温(45℃)环境下按不同倍率(0.2C、 0.5C、1C和2C)进行间歇式充电测试,电量每增加1%SOC断开3S,采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI),通过欧姆定律(dU/dI)计算电阻值(ZTR),绘制ZTR随充电容量的分布曲线,根据ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部析锂状态,结果如下表3所示。
表3实施例3锂离子电池内部析锂状态
本发明实施例提供的技术方案,通过对数据的处理分析,可以在高温(45℃) 对锂离子电池的负极析锂进行准确检测,从而避免人为主观带来的检测误差,同时也避免了由于负极析锂影响电池的安全性,提高锂离子电池的使用寿命和安全性能,操作简便高效,检测精度较高。
实施例4
请参阅附图3为本发明实施例提供的检测锂离子电池充电析锂系统的结构示意图,该系统适用于执行本发明实施例1~3中的锂离子电池析锂的检测方法,所述系统具体包含如下模块:
测试采集模块,用于将锂离子电池进行间歇式充电测试,电量每增加1%SOC 断开3S,采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI);
数据处理模块,将采集的数据采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI),通过欧姆定律(dU/dI)计算电阻值(ZTR),绘制ZTR随充电容量的分布曲线;
析锂判断模块,用于根据ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部析锂状态。
取8支NCM-186502.0Ah电芯,在常温(25℃)环境下按不同倍率(0.2C、 0.5C、1C和2C)进行间歇式充电测试,根据此系统,判断锂离子电池内部析锂状态,结果如下表4所示。
表4实施例4锂离子电池内部析锂状态
本发明实施例提供的技术方案,基于上述方法及系统,通过对数据处理分析,可以对锂离子电池的负极析锂进行准确检测,从而避免人为主观带来的检测误差,同时也避免了由于负极析锂影响电池的安全性,提高锂离子电池的使用寿命和安全性能,操作简便高效,检测精度较高。
以上实施案例说明,本发明提供的方法和系统可以在较宽的温度范围内检测其负极析锂,并且检测精度较高,该系统可以后期纳入BMS管理系统中,实时检测锂离子电池充电析锂情况,提高锂离子电池的使用寿命和安全性能,操作较简便高效。
上述实施例仅是本发明的较优实施方式,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化,均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种锂离子电池析锂的检测方法,其特征在于,所述方法包括:
将锂离子电池进行间歇式充电测试,电量每增加1%SOC断开3s,采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI),通过欧姆定律(dU/dI)计算电阻值(ZTR),绘制ZTR随充电容量的分布曲线,根据ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部析锂状态。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池析锂的检测方法,其特征在于,所述充电测试的步骤包括:
将锂离子电池按照不同充电倍率进行充电测试,电量每增加1%SOC断开3s,电压采集精度±1mV,电流±1mA,采样时间20ms。
3.如权利要求2所述的一种锂离子电池析锂的检测方法,其特征在于,所述不同充电倍率分别为0.2C、0.5C、1C和2C。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池析锂的检测方法,其特征在于,根据ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部的析锂状态的步骤包括:
若随着SOC的增加,ZTR随充电容量的分布曲线呈先下降,后上升的趋势,则判断电池内部无析锂现象;
若随着SOC的增加,ZTR随充电容量的分布曲线呈先下降,后上升,最后又下降的趋势,则判断电池内部出现析锂现象。
5.一种执行权利要求中1~4任意一项所述锂离子电池析锂的检测方法的检测系统,其特征在于,所述系统包括:
测试采集模块,用于将锂离子电池进行间歇式充电测试,电量每增加1%SOC断开3S,采集间断期电压变化(dV),电流变化(dI);
数据处理模块,将采集的数据采集间断期电压变化(dV)和电流变化(dI),通过欧姆定律(dU/dI)计算电阻值(ZTR),绘制ZTR随充电容量的分布曲线;
析锂判断模块,用于根据所述ZTR随充电容量的分布曲线,判断锂离子电池内部的析锂状态。
6.如权利要求5所述的一种锂离子电池析锂的检测系统,其特征在于,所述析锂判断模块,具体用于:
若随着SOC的增加,ZTR随充电容量的分布曲线呈先下降,后上升的趋势,则判断电池内部无析锂现象;
若随着SOC的增加,ZTR随充电容量的分布曲线呈先下降,后上升,最后又下降的趋势,则判断电池内部出现析锂现象。
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