CN113253122A - 一种锂离子电池的快速析锂检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电池的快速析锂检测方法，包括以下步骤：1)对待测电池进行充放电测试，获取电池容量；2)对待测电池进行交流阻抗测试，获取交流阻抗特征；3)将待测电池在高温环境中静置；4)对高温静置后的电池进行充放电测试，获取高温静置后的电池容量；5)对高温静置后的电池进行交流阻抗测试，获取高温静置后的交流阻抗特征；6)对比待测电池的容量和交流阻抗特征，根据判定条件检测电池是否发生析锂。与现有技术相比，本发明具有简单快速准确等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电池析锂检测技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池的快速析锂检测方法。
背景技术
锂离子电池在实际使用过程中，由于外界条件如温度和充放电倍率的影响，会使得负极发生析锂反应。金属锂在负极表面析出后，一部分在后续过程中会重新嵌入到负极，这部分称为可逆锂；还有一部分可能与负极表面脱离接触，失去电连接，或者与电解液等反应生成副产物，这部分析出的金属锂便不能够重新嵌入负极，称为不可逆锂或者死锂。不可逆锂会导致电池中可用锂离子的量减少，造成电池的容量发生衰减。此外，由于金属锂的反应性强，热稳定性差，在较低的温度便能够与电解液发生反应，致使电池的安全稳定性降低，易导致安全事故的发生。
不可逆锂一旦在电池中形成，便很难被消除，这将成为影响电池长期使用的安全隐患。为了实现电池全生命周期的安全管理，更好的应用于各种场景，应将存在不可逆锂的电池挑选出来，避免安全事故的发生，但是由于电池实际使用工况复杂，无法根据历史工况判断出电池是否发生析锂，因此，准确检测出析锂电池一直是存在的难题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锂离子电池的快速析锂检测方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种锂离子电池的快速析锂检测方法，用以判断待测锂离子电池是否发生析锂，包括以下步骤：
1)对待测电池进行充放电测试，获取电池容量；
2)对待测电池进行交流阻抗测试，获取交流阻抗特征；
3)将待测电池在高温环境中静置；
4)对高温静置后的电池进行充放电测试，获取高温静置后的电池容量；
5)对高温静置后的电池进行交流阻抗测试，获取高温静置后的交流阻抗特征；
6)对比待测电池的容量和交流阻抗特征，根据判定条件检测电池是否发生析锂。
所述的步骤1)中，充放电测试的温度为常温，不超过40℃。
所述的步骤1)中，充放电测试采用恒流恒压的充放电方式，并将放电容量作为待测电池的实际电池容量。
所述的步骤2)具体为：
对满电状态的待测电池施加交流激励，在全频范围内进行电化学阻抗谱测试，获取待测电池的交流阻抗，所述的交流阻抗特征包括欧姆阻抗和传荷阻抗。
所述的步骤3)中，待测电池所静置的高温环境温度高于70℃，静置时间不少于2小时。
所述的步骤4)中，对高温静置后的待测电池再次进行充放电测试的测试条件与步骤1)中的测试条件相同。
所述的步骤5)中，对高温静置后的待测电池再次进行交流阻抗测试时的测试条件与步骤2)中的测试条件相同。
所述的步骤6)具体为：
设定三个判定条件，当满足三个判定条件之一即判定为发生析锂。
所述的三个判定条件分别为：
(1)容量保持率CR是否小于等于设定的第一阈值，若是，则判断为发生析锂，否则不为发生析锂，容量保持率CR的表达式为：
(2)待测电池高温静置前后的欧姆阻抗比
是否大于等于设定的第二阈值，若是，则判断为发生析锂，否则不为发生析锂；
(3)待测电池高温静置前后的传荷阻抗比
是否大于等于设定的第三阈值，若是，则判断为发生析锂，否则不为发生析锂，其中，下标H表示高温静置后，下标0表示高温静置前。
所述的第一阈值为99％，第二阈值为1.2，第三阈值为1.2。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提出的锂离子电池的快速析锂检测方法只需要对比待测电池高温静置前后的电池容量和交流阻抗便可诊断出是否为析锂电池，这就解决了因缺乏历史数据而难以检测电池是否发生析锂的难题。
另外，由于析锂电池中金属锂会在高温的条件下发生副反应，使得电池容量衰减，阻抗增加较多，而未发生析锂的电池，由于电池内部几乎不发生副反应，在高温静置前后，电池的容量和阻抗几乎没有变化，本发明考虑测量误差以及短时间高温可能会导致电池电解液极少分解，并且根据多次实验结果分析，最终确定了判断条件对应的三个阈值，保证了判断结果的准确性。
附图说明
图1为本发明的总体流程框图。
图2为待测电池高温搁置前后的交流阻抗谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明提供一种锂离子电池的快速析锂检测方法，实施例中的具体实施流程如图1所示。
本发明的检测原理为：
当锂离子电池内部发生析锂时，析出的金属锂具有的反应活性比嵌锂石墨要高，使得能够在较低的温度下便与电解液发生反应，消耗可用锂离子，使得电池中可用锂离子量减少，导致电池容量降低，此外，金属锂与电解液反应的副产物会在阳极表面沉积，进而使得电池阻抗增加，而未发生析锂的在高温搁置前后则不会出现明显的变化，本发明基于这一特性，将析锂电池和未析锂电池区分开。
待测试对象为不同工况下老化后的三个锂离子电池，对此三个待测电池采用1C恒流恒压的充放电的方式分别获得电池的容量，电池1、电池2和电池3的容量分别为20.56Ah、20.34Ah、20.87Ah，然后将三个待测电池分别置于温度设定为80℃的恒温箱中静置3小时，待高温静置结束后，将三个待测电池取出，对其容量再次采用1C恒流恒压的充放电的方式进行测量，电池1、电池2和电池3的容量分别变为19.92Ah、20.20Ah、20.76Ah。
通过计算可得电池1、电池2迎合电池3的容量保持率分别为96.89％、99.31％、和99.47％，三个待测电池在高温静置前后分别在满电状态采用5mV的交流激励，获取待测电池的交流阻抗谱如图2所示，电池1在高温静置前后的欧姆阻抗分别为2.17mΩ和2.63mΩ；电池2在高温静置前后的欧姆阻抗分别为1.29mΩ和1.34mΩ；电池3在高温静置前后的欧姆阻抗分别为1.10mΩ和1.16mΩ。
通过对高温静置前后的电池欧姆阻抗变化进行比值计算可得，电池1、电池2和电池3分别为1.21、1.04、1.05，电池1在高温静置前后的传荷阻抗分别为2.83mΩ和3.47mΩ；电池2在高温静置前后的传荷阻抗分别为0.73mΩ和0.55mΩ；电池3在高温静置前后的传荷阻抗为0.96mΩ和0.82mΩ，通过对高温静置前后的传荷阻抗进行比值计算可得电池1、电池2和电池3分别为1.23、0.75、0.86，通过析锂电池的判定条件可知电池1为析锂电池，而电池2和电池3为非析锂电池。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不能限制本发明，凡是在本发明的精神与原则之内，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池的快速析锂检测方法，用以判断待测锂离子电池是否发生析锂，其特征在于，包括以下步骤：
1)对待测电池进行充放电测试，获取电池容量；
2)对待测电池进行交流阻抗测试，获取交流阻抗特征；
3)将待测电池在高温环境中静置；
4)对高温静置后的电池进行充放电测试，获取高温静置后的电池容量；
5)对高温静置后的电池进行交流阻抗测试，获取高温静置后的交流阻抗特征；
6)对比待测电池的容量和交流阻抗特征，根据判定条件检测电池是否发生析锂。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的快速析锂检测方法，其特征在于，所述的步骤1)中，充放电测试的温度为常温，不超过40℃。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的快速析锂检测方法，其特征在于，所述的步骤1)中，充放电测试采用恒流恒压的充放电方式，并将放电容量作为待测电池的实际电池容量。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的快速析锂检测方法，其特征在于，所述的步骤2)具体为：
对满电状态的待测电池施加交流激励，在全频范围内进行电化学阻抗谱测试，获取待测电池的交流阻抗，所述的交流阻抗特征包括欧姆阻抗和传荷阻抗。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的快速析锂检测方法，其特征在于，所述的步骤3)中，待测电池所静置的高温环境温度高于70℃，静置时间不少于2小时。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的快速析锂检测方法，其特征在于，所述的步骤4)中，对高温静置后的待测电池再次进行充放电测试的测试条件与步骤1)中的测试条件相同。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的快速析锂检测方法，其特征在于，所述的步骤5)中，对高温静置后的待测电池再次进行交流阻抗测试时的测试条件与步骤2)中的测试条件相同。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的快速析锂检测方法，其特征在于，所述的步骤6)具体为：
设定三个判定条件，当满足三个判定条件之一即判定为发生析锂。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池的快速析锂检测方法，其特征在于，所述的三个判定条件分别为：
(1)容量保持率CR是否小于等于设定的第一阈值，若是，则判断为发生析锂，否则不为发生析锂，容量保持率CR的表达式为：
(2)待测电池高温静置前后的欧姆阻抗比
是否大于等于设定的第二阈值，若是，则判断为发生析锂，否则不为发生析锂；
(3)待测电池高温静置前后的传荷阻抗比
是否大于等于设定的第三阈值，若是，则判断为发生析锂，否则不为发生析锂，其中，下标H表示高温静置后，下标0表示高温静置前。
10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池的快速析锂检测方法，其特征在于，所述的第一阈值为99％，第二阈值为1.2，第三阈值为1.2。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115327421A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-11 | 同济大学 | 一种基于差分电压的不可逆析锂量原位定量检测方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106168652A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-11-30 | 联想(北京)有限公司 | 锂离子电池性能的检测方法 |
| JP2017117748A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水系電解質コイン型電池を用いた電池特性評価方法と、非水系電解質二次電池用正極活物質の電池特性評価方法 |
| CN112240983A (zh) * | 2020-09-22 | 2021-01-19 | 清华大学 | 电池析锂检测方法及其检测装置 |
| CN112444753A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-05 | 北京理工大学 | 一种锂离子电池析锂检测的阻抗测试方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017117748A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水系電解質コイン型電池を用いた電池特性評価方法と、非水系電解質二次電池用正極活物質の電池特性評価方法 |
| CN106168652A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-11-30 | 联想(北京)有限公司 | 锂离子电池性能的检测方法 |
| CN112240983A (zh) * | 2020-09-22 | 2021-01-19 | 清华大学 | 电池析锂检测方法及其检测装置 |
| CN112444753A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-05 | 北京理工大学 | 一种锂离子电池析锂检测的阻抗测试方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张剑波 等: "基于锂离子电池老化行为的析锂检测", 《电化学》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115327421A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-11 | 同济大学 | 一种基于差分电压的不可逆析锂量原位定量检测方法 |
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