CN112462277B - 一种锂离子电池自放电性能检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池自放电性能检测方法；包括以下步骤：(1)将待检测电芯放置于密闭装置内，加热至储存温度，同时向密闭装置内通入气体，使密闭装置内的压力高于大气压；(2)在步骤(1)状态下静置t1后，停止加热并将密闭装置泄压；(3)高温静置结束后，常温静置t2待电芯冷却后测试电芯电压值V1；(4)将电芯常温静置t3；(5)常温静置结束后，测试电芯电压值V2；(6)计算电芯自放电率K＝(V1‑V2)/t3，根据K值的大小，将不合格电芯剔除。上述检测方法可实现对电池自放电性能的检测，缩短电池静置时间，缩短检测周期，提高电池自放电的检测效率。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池自放电性能检测方法。
背景技术
锂离子电池因其具备工作电压高、能量密度高、体积小、容量大、循环寿命长、无记忆效应等优点，已被广泛应用于便携式电器的电源。锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液等组成。由于内部正负极之间的微短路或者正负极材料和电解液中的微量杂质存在，使得锂离子电池存在一定程度的自放电，即在没有带载情况下其电量逐渐降低的现象。电池充放电过程中的自放电主要是由两部分组成：一是电池内部的副反应（化学自放电）；二是内部微短路（物理自放电）。
自放电过大，会导致电池在长期搁置过程中电压下降到过放保护电压以下，导致电池过放，进而引发鼓胀、漏液等，最终使电池失效。因此，为了不影响电池使用，需要将电池的自放电控制在一定标准以内，这就涉及到如何检测电池自放电大小的问题。
现有自放电测试方法是将电芯放置在高温房内长时间静置、常温静置后，测试电芯在一段时间内的电池电压的变化率来表征电池的自放电大小。高温静置能加速电芯内部的副反应速率，提高了化学自放电的识别率，但是该方法耗时较长。同时在现有的高温存储条件下，隔膜会发生热收缩，会拉扯极片发生拱形变形（如图2），使正负极极片间的间距变大，导致部分因隔膜翻折、微小金属颗粒杂质、极片边缘毛刺引起的内部微短路无法被快速有效识别，大大增加了在电芯客户端因为自放电导致低压零压/串压差等失效的概率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子电池自放电性能检测方法，可实现对电池自放电性能的检测，缩短电池静置时间，缩短检测周期，提高电池自放电的检测效率。
本发明所采用的技术方案是：
一种锂离子电池自放电性能检测方法，其包括以下步骤：
（1）将待检测电芯放置于密闭装置内，对密闭装置进行升温，同时通入气体，使密闭装置内温度提升至储存温度并保持，且密闭装置内呈正压状态，此时电芯外部气压大于电芯内部气压，同时在通入气体的过程中，加热的空气通过热对流方式将热量均匀地传递给不同层的电芯；
（2）电芯在步骤（1）状态下静置时间t1，停止加热并将密闭装置泄压；
（3）将表面鼓胀的电芯剔除，在常温下静置时间t2，待电芯冷却至室温后测试电芯电压值V1；
（4）将电芯在常温下静置时间t3；
（5）常温静置结束后，测试电芯电压值V2；
（6）计算电芯自放电率K=（V1-V2)/t3，根据K值的大小，将不合格电芯剔除。
上述检测方案中将通过将电芯放置于密闭装置内，并向密闭装置内通入气体，使密闭装置内呈正压状态，即电芯外部的气压大于电芯内部的气压，从而使电芯表面受到外部气压的压力。在均衡持续的压力下，电芯内部卷芯被压紧，正负极极片间的间距变小，加速电芯内部极片毛刺、粉尘等刺穿隔膜，隔膜翻折后正负极接触引起的物理自放电现象，提高电芯自放电的快速检出率；密闭装置内通入气体，气体的流动加速了装置内的热对流传导，提高了电芯内外部温升的速度及温度的一致性，缩短检测所需的电芯高温静置储存时间。
进一步，所述储存温度为40~50℃。
进一步，所述密闭箱内的压力为0.2~0.4MPa。
进一步，所述密封装置为高压烘箱。
进一步，所述电芯电压通过自动测试电压仪器测得。
进一步，所述t1为24~36h。所述t2为24~36h。所述t3为24~36h。
进一步，步骤（2）之后还包括，停止加热并将密闭装置泄压，将表面鼓胀的电芯剔除。由于电芯外部气压高于内部气压，电芯存在虚封（密封不良）时，外部的气体会进入电芯内部，密闭装置泄压后，虚封的电芯表面会发生鼓胀，从而可以同时快速检出虚封电芯。
本发明提供的锂离子电池自放电性能检测方法，将高温储存测试自放电和正压检虚封结合在一起，在常规高温储存加速识别化学自放电的基础上，增加正压条件：一方面可以给电芯施加持续均匀地压力，减小正负极片间间距，提高了内部微短路引起的物理自放电；其次，通过热对流传导，增强电芯内外部热量传递，提高电芯的升温速率及温度一致性，提高了高温存储的效率，减少制程周期；同时，长时间正压条件也提高了虚封电芯的检出率。
附图说明
图1是本发明电芯放置示意图；
图2为常压高温储存下电芯内部极片状态示意图；
图3是本发明中高温高压下电芯内部极片状态示意图；
图中标记：1-电芯，2-隔膜，3-极片，4-金属杂质颗粒。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明具体实施方式作详细说明。
本发明实施例中测试采用的电芯，在封装前人为添加等量且相同大小的金属杂质颗粒，以验证本发明提供检测方法对电芯内部微短路引起自放电的识别效果。
实施例1
锂离子电池自放电性能检测步骤如下：
（1）将待检测电芯放置于高压烘箱内，加热至40℃，同时向高压烘箱内通入空气，使高压烘箱内的压力为0.2Mpa；
（2）在步骤（1）状态下静置24h后，停止加热并将高压烘箱泄压；
（3）将表面鼓胀的电芯剔除，常温静置24h后通过自动测试电压仪测试表面正常的电芯电压值V1；
（4）将电芯常温静置24h；
（5）常温静置结束后，测试电芯电压值V2；
（6）计算电芯自放电率K=（V1-V2)/24，根据K值的大小，将K值大于0.025mv/h的不合格电芯剔除。
实施例2
锂离子电池自放电性能检测步骤如下：
（1）将待检测电芯放置于高压烘箱内，加热至42℃，同时向高压烘箱内通入空气，使高压烘箱内的压力为0.2Mpa；
（2）在步骤（1）状态下静置36h，停止加热并将高压烘箱泄压；
（3）将表面鼓胀的电芯剔除，常温静置24h后通过自动测试电压仪测试表面正常的电芯电压值V1；
（4）将电芯常温静置24h；
（5）常温静置结束后，测试电芯电压值V2；
（6）计算电芯自放电率K=（V1-V2)/24，根据K值的大小，将K值大于0.025mv/h的不合格电芯剔除。
实施例3
锂离子电池自放电性能检测步骤如下：
（1）将待检测电芯放置于高压烘箱内，加热至42℃，同时向高压烘箱内通入空气，使高压烘箱内的压力为0.3Mpa；
（2）在步骤（1）状态下静置24h，停止加热并将高压烘箱泄压；
（3）将表面鼓胀的电芯剔除，常温静置24h后通过自动测试电压仪测试表面正常的电芯电压值V1；
（4）将电芯常温静置24h；
（5）常温静置结束后，测试电芯电压值V2；
（6）计算电芯自放电率K=（V1-V2)/24，根据K值的大小，将K值大于0.025mv/h的不合格电芯剔除。
实施例4
锂离子电池自放电性能检测步骤如下：
（1）将待检测电芯放置于高压烘箱内，加热至42℃，同时向高压烘箱内通入空气，使高压烘箱内的压力为0.3Mpa；
（2）在步骤（1）状态下静置36h，停止加热并将高压烘箱泄压；
（3）将表面鼓胀的电芯剔除，常温静置36h后通过自动测试电压仪测试表面正常的电芯电压值V1；
（4）将电芯常温静置36h；
（5）常温静置结束后，测试电芯电压值V2；
（6）计算电芯自放电率K=（V1-V2)/36，根据K值的大小，将K值大于0.025mv/h的不合格电芯剔除。
实施例5
锂离子电池自放电性能检测步骤如下：
（1）将待检测电芯放置于高压烘箱内，加热至42℃，同时向高压烘箱内通入空气，使高压烘箱内的压力为0.4Mpa；
（2）在步骤（1）状态下静置24h，停止加热并将高压烘箱泄压；
（3）将表面鼓胀的电芯剔除，常温静置24h后通过自动测试电压仪测试表面正常的电芯电压值V1；
（4）将电芯常温静置24h；
（5）常温静置结束后，测试电芯电压值V2；
（6）计算电芯自放电率K=（V1-V2)/24，根据K值的大小，将不合格电芯剔除。
实施例6
锂离子电池自放电性能检测步骤如下：
（1）将待检测电芯放置于高压烘箱内，加热至45℃，同时向高压烘箱内通入空气，使高压烘箱内的压力为0.4Mpa；
（2）在步骤（1）状态下静置36h，停止加热并将高压烘箱泄压；
（3）将表面鼓胀的电芯剔除，常温静置24h后通过自动测试电压仪测试表面正常的电芯电压值V1；
（4）将电芯常温静置24h；
（5）常温静置结束后，测试电芯电压值V2；
（6）计算电芯自放电率K=（V1-V2)/24，根据K值的大小，将K值大于0.025mv/h的不合格电芯剔除。
对比实施例
（1）将待检测电芯置于密闭烘箱内，加热至45℃，静置48h，然后常温静置24h后测试电芯电压值V1；
（2）将电芯常温静置24h；
（3）常温静置结束后，测试电芯电压值V2；
（4）计算电芯自放电率K=（V1-V2)/24，根据K值的大小，将K值大于0.025mv/h的不合格电芯剔除。
上述实施例，电芯的物理短路检出率测试结果如下：
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比实施例 |
| 物理短路检出率 | 95% | 95% | 97% | 97% | 98% | 98% | 54% |
上述数据表明，高温高压静置能大大加快提高物理短路的识别、提高物理短路的识别率。高温高压静置下，静置时间对物理短路检出率无明显影响，环境气压的变化对物理短路的检出有一定影响，这取决于造成物理短路的极片间金属杂质颗粒大小、隔膜翻折面积等影响因素，外界气压越大，极片的压紧程度越紧密，能识别更小的颗粒等。
如图1所示，本发明实施例1~6，将电芯1放置在高压烘箱的密闭空间内，对整个空间进行加热升温，同时烘箱两侧通入空气，在内部形成0.2-0.4MPa正压环境（通过气压表监控实时气压），此时电芯外部气压大于电芯内部气压，会对整个电芯产生一个持续均匀地压力；且外界气压大于电芯内部压强时，当电芯存在虚封状态时，外界气体会在气压作用下进入电芯内部，使电芯表面发生鼓胀，从而提高虚封电芯的检出率；同时在通入气体的过程中，加热的空气通过热对流方式将热量均匀地传递给不同层的电芯，提升各部分电芯的升温速率以及温度一致性，缩短检测所需的电芯高温静置储存时间。
如图2所示，在常压高温存储条件下，隔膜2会发生热收缩，同时会拉扯极片3发生图示拱形变形，正负极极片间的间距变大。由于此时正负极极片间距较大，当此时隔膜发生轻微翻折或存在微小金属杂质颗粒4时，此类不良状况带来的物理自放电影响将无法有效显示出来，从而造成电池的自放电性能检测失真，无法挑选出真正的自放电性能不合格的电池。
图3所示，为本发明将电芯置于高温高压下静置，电芯在外部压强下压实紧密，正负极间间距减小，大大提升物理微短路的检出率，有效识别物理微短路引起的自放电效应大的电芯。
上面结合具体实施方式对本发明作了详细的说明。但是，本发明并不限于上面所描述的内容。在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本发明构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种锂离子电池自放电性能检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将待检测电芯放置于密闭装置内，对密闭装置进行升温，同时通入气体，使密闭装置内温度提升至储存温度并保持，且密闭装置内呈正压状态，此时电芯外部气压大于电芯内部气压，同时在通入气体的过程中，加热的空气通过热对流方式将热量均匀地传递给不同层的电芯；
电芯在步骤（1）状态下静置时间t1，停止加热并将密闭装置泄压；
将表面鼓胀的电芯剔除，在常温下静置时间t2，待电芯冷却至室温后测试电芯电压值V1；
将电芯在常温下静置时间t3；
常温静置结束后，测试电芯电压值V2；
计算电芯自放电率K=（V1-V2)/t3，根据K值的大小，将不合格电芯剔除。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电性能检测方法，其特征在于：所述储存温度为40~50℃。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电性能检测方法，其特征在于：所述密闭装置内呈正压状态时，密闭装置内的压力为0.2~0.4MPa。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电性能检测方法，其特征在于：所述密闭装置为高压烘箱。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电性能检测方法，其特征在于：所述电芯电压通过自动测试电压仪器测得。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电性能检测方法，其特征在于：所述t1为24~36h。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电性能检测方法，其特征在于：所述t2为24~36h。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电性能检测方法，其特征在于：所述t3为24~36h。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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