CN113533966B - 电池内短路阻值的测量方法、装置与计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电池内短路阻值的测量方法、装置与计算机可读存储介质。该方法包括控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池，以使得模拟电池中形成短路电阻，测试回路由模拟电池与真电池串联形成，模拟电池内置有金属颗粒异物，真电池中无金属颗粒异物；获取测试回路中的短路电流；获取模拟电池两端的电压；根据短路电流和模拟电池两端的电压，确定短路电阻的阻值；将短路电阻的阻值等效为真电池的内短路阻值。本方案通过将模拟电池中的短路电阻的阻值等效为真电池的内短路阻值，实现了对真电池的内短路阻值的测量。
Description
技术领域
本申请涉及锂离子领域，具体而言，涉及一种电池内短路阻值的测量方法、装置、计算机可读存储介质与处理器。
背景技术
内短路是锂离子电池热失控事故中最常见的诱因之一，同时是机械滥用、热滥用、电滥用导致电池热失控的共性环节。机械滥用导致电池变形、异物入侵，从而造成电池正负极之间形成连接，引发剧烈的内短路；热滥用导致隔膜大规模收缩崩溃，从而造成电池正负极部分的直接接触，引发剧烈的内短路；电滥用导致电池内部金属析出，例如铜、锂等，不断析出的金属穿过隔膜孔隙，引起电池内短路。
另外在锂离子电池生产制程中引入其它杂质颗粒或者切割极片不当导致的极耳毛刺都会造成锂离子电池的内短路。发生内短路后，电池内短路放电电流产生的焦耳热会引起电池温升，若内短路阻值较大，放电电流较小，是电池长期的安全隐患；若内短路阻值极小，短路瞬间产生大量的热量可能触发热失控连锁反应，最终造成电池起火爆炸等安全性事故，威胁人身财产安全。因此，开发一种模拟金属颗粒异物造成锂离子电池内短路阻值的测量方法十分重要。
现有技术中无法测得内置金属颗粒异物的锂电池的内短路电阻。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种电池内短路阻值的测量方法、装置、计算机可读存储介质与处理器，以解决现有技术中无法测得内置金属颗粒异物的锂电池的内短路电阻的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电池内短路阻值的测量方法，包括：控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池，以使得所述模拟电池中形成短路电阻，所述测试回路由所述模拟电池与真电池串联形成，所述模拟电池内置有金属颗粒异物，所述真电池中无所述金属颗粒异物；获取所述测试回路中的短路电流；获取所述模拟电池两端的电压；根据所述短路电流和所述模拟电池两端的电压，确定所述短路电阻的阻值；将所述短路电阻的阻值等效为所述真电池的内短路阻值，所述真电池的内短路阻值为所述真电池发生短路时的阻值。
可选地，所述控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池的步骤，包括：确定挤压截止条件；在满足所述挤压截止条件的情况下，停止对所述模拟电池进行挤压。
可选地，所述挤压截止条件包括至少以下条件之一：所述真电池两端的电压下降值大于预定值、在预定压力下挤压第一预定时间、所述挤压设备的挤压结构运动至预定位置处保持第二预定时间。
可选地，所述控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池的步骤，包括：确定挤压位置和挤压速度；在所述挤压位置，以所述挤压速度挤压所述模拟电池，以使得所述模拟电池中形成所述短路电阻。
可选地，所述方法还包括：获取所述真电池两端的电压；根据所述真电池两端的电压、所述模拟电池两端的电压和所述短路电流，确定线路电阻，所述线路电阻为所述测试回路中的电阻。
可选地，根据所述短路电流和所述模拟电池两端的电压，确定所述短路电阻的阻值之后，所述方法还包括：根据所述短路电流和所述短路电阻的阻值，确定焦耳产热功率；将所述焦耳产热功率在时间域进行积分，得到内短路累积焦耳产热量。
可选地，所述模拟电池内不含电解液。
根据本申请的另一个方面，提供了一种电池内短路阻值的测量装置，包括：控制单元，用于控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池，以使得所述模拟电池中形成短路电阻，所述测试回路由所述模拟电池与真电池串联形成，所述模拟电池内置有金属颗粒异物；第一获取单元，用于获取所述测试回路中的短路电流；第二获取单元，用于获取所述模拟电池两端的电压；第一确定单元，用于根据所述短路电流和所述模拟电池两端的电压，确定所述短路电阻的阻值；等效单元，用于将所述短路电阻的阻值等效为所述真电池的内短路阻值，所述真电池的内短路阻值为所述真电池发生短路时的阻值。
根据本申请的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述的电池内短路阻值的测量方法。
根据本申请的再一个方面，提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的电池内短路阻值的测量方法。
应用本申请的技术方案，采用内置金属颗粒异物的模拟电池来模拟内有金属颗粒异物的真电池，将模拟电池与内无金属颗粒异物的真电池串联形成测试回路，控制挤压设备挤压模拟电池，以使得模拟电池中形成短路电阻，进而根据测试回路中的短路电流和模拟电池两端的电压，测试短路电阻的阻值，最后将短路电阻的阻值等效为真电池的内短路阻值。即通过将内短路(真电池内部的短路)转化为外短路(模拟电池中的短路)实现了对真电池的内短路阻值的确定。可用于指导电池生产制程中的异物管控标准。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的实施例的电池内短路阻值的测量方法流程图；
图2示出了根据本申请的实施例的测试回路示意图；
图3示出了根据本申请的实施例的电池内短路阻值的测量装置示意图；
图4示出了根据本申请的实施例的内置金属颗粒异物的卷芯及四种内短路方式示意图；
图5示出了根据本申请的实施例的电池内短路阻值测量方法的实验装置示意图；
图6示出了根据本申请的实施例的真电池/假电池(即模拟电池)电压以及短路电流随时间变化的曲线；
图7示出了根据本申请的实施例的短路电阻的阻值(即内短路阻值)、焦耳产热功率以及累积焦耳产热量变化曲线。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中无法测得内置金属颗粒异物的锂电池的内短路电阻，为解决如上无法测得内置金属颗粒异物的锂电池的内短路电阻的问题，本申请的实施例提供了一种电池内短路阻值的测量方法、装置、计算机可读存储介质与处理器。
根据本申请的实施例，提供了一种电池内短路阻值的测量方法。
图1是根据本申请实施例的电池内短路阻值的测量方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池，以使得上述模拟电池中形成短路电阻，上述测试回路由上述模拟电池与真电池串联形成，上述模拟电池内置有金属颗粒异物，上述真电池中无上述金属颗粒异物，测试回路如图2所示，图2中的真电芯代表真电池，假电芯代表模拟电池；
步骤S102，获取上述测试回路中的短路电流；
步骤S103，获取上述模拟电池两端的电压；
步骤S104，根据上述短路电流和上述模拟电池两端的电压，确定上述短路电阻的阻值；
步骤S105，将上述短路电阻的阻值等效为上述真电池的内短路阻值，上述真电池的内短路阻值为上述真电池发生短路时的阻值。
具体地，模拟电池两端的电压/短路电流＝短路电阻的阻值。
具体地，真电池可根据实际需要模拟的真电池电量情况进行选择不同SOC，如0～200％SOC，优选50～100％SOC。
具体地，金属颗粒异物的种类、尺寸、形状、数量可根据实际需要模拟的生产制程情况进行选择，如种类可选镍颗粒、铜颗粒、铝颗粒、铁颗粒等，尺寸可选50～2000um；形状可选L型、锥形、无规则形状等，数量可选1～30pcs；金属颗粒异物置入的位置可根据实际需要模拟的生产制程情况进行布置，如布置在卷芯内侧、中间、外侧的正极极片或负极极片上；金属颗粒异物植入后注入不含锂盐的电解液(纯溶剂)进行封装，获得内置金属颗粒异物的模拟电池。本申请可以不同金属颗粒异物(种类、尺寸、形状、数量)触发电芯发生内短路失效的极限挤压力、短路阻值、短路电流，从而指导锂电池生产制程中的金属颗粒异物管控标准。
具体地，上述模拟电池和真电池均为锂离子电池。且模拟电池和真电池为相同型号规格的锂离子电池，两者的区别为模拟电池中不含电解液，真电池中无金属颗粒异物。
需要说明的是，通过挤压设备对测试回路中的模拟电池进行挤压形成的短路电阻是一个随时间变化的值，不是一个定值。所以，本申请中的短路电流与模拟电池两端的电压也是变化的，通过实时获取变化的模拟电池两端的电压和变化的短路电流，经过计算得到短路电阻随时间变化的曲线。
具体地，台式万用表和磁通门电流传感器实时监测记录短路电流，采用电压采集设备实时监测模拟电池两端的电压以及真电池两端的电压。
上述方案中，采用内置金属颗粒异物的模拟电池来模拟内有金属颗粒异物的真电池，将模拟电池与内无金属颗粒异物的真电池串联形成测试回路，控制挤压设备挤压模拟电池，以使得模拟电池中形成短路电阻，进而根据测试回路中的短路电流和模拟电池两端的电压，测试短路电阻的阻值，最后将短路电阻的阻值等效为真电池的内短路阻值。即通过将内短路(真电池内部的短路)转化为外短路(模拟电池中的短路)实现了对真电池的内短路阻值的确定。可用于指导电池生产制程中的异物管控标准。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请的一种实施例中，上述控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池的步骤，包括：确定挤压截止条件；在满足上述挤压截止条件的情况下，停止对上述模拟电池进行挤压。即在满足挤压截止条件时，模拟电池内可以形成短路电阻。
本申请的一种实施例中，上述挤压截止条件包括至少以下条件之一：上述真电池两端的电压下降值大于预定值、在预定压力下挤压第一预定时间、上述挤压设备的挤压结构运动至预定位置处保持第二预定时间。具体地，预定值可以选择5mV，第一预定时间可以选择20S、第二预定时间可以选择30S。当然，本领域技术人员可以根据实际需求选择合适的预定值、第一预定时间、第二预定时间、预定压力以及预定位置。
具体地，内短路的类型包括正极活性材料与负极活性材料的短路、正极集流体与负极活性材料的短路、负极集流体与正极集流体的短路以及正极活性材料与负极集流体的短路中的任意一种或多种。
本申请的一种实施例中，上述控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池的步骤，包括：确定挤压位置和挤压速度；在上述挤压位置，以上述挤压速度挤压上述模拟电池，以使得上述模拟电池中形成上述短路电阻。具体地，挤压设备可采用平板挤压、半圆柱体挤压或方形挤压头局部挤压；挤压位置可选择模拟电池的宽面。挤压速度可根据实际需要模拟的内短路情况进行选择，如1mm/min～500mm/min。
本申请的一种实施例中，上述方法还包括：获取上述真电池两端的电压；根据上述真电池两端的电压、上述模拟电池两端的电压和上述短路电流，确定线路电阻，上述线路电阻为上述测试回路中的电阻(即导线的电阻)。具体地，(真电池两端的电压-模拟电池两端的电压)/短路电流＝线路电阻。
本申请的一种实施例中，根据上述短路电流和上述模拟电池两端的电压，确定上述短路电阻的阻值之后，上述方法还包括：根据上述短路电流和上述短路电阻的阻值，确定焦耳产热功率；将上述焦耳产热功率在时间域进行积分，得到内短路累积焦耳产热量。焦耳产热功率表达式为：P产热功率(t)＝I内短路(t)2R内短路(t)；内短路累积焦耳产热量表达式为：Q焦耳产热(t)＝∫P产热功率(t)dt其中，I内短路(t)为随时间变化的短路电流，R内短路(t)为随时间变化的内短路阻值，P产热功率(t)为随时间变化的焦耳产热功率，Q焦耳产热(t)为随时间累积的内短路焦耳产热量。即本申请可以真实测量内短路过程中内短路阻值随短路时间的变化曲线，同时可理论计算内短路焦耳产热功率随时间的变化曲线以及内短路累积焦耳产热量。
本申请的一种实施例中，上述模拟电池内不含电解液。即模拟电池的两端本身不会有电压，是由于对模拟电池进行挤压后，形成短路电阻，使得短路电阻两端形成了电压，即真电池上的电压转移至模拟电池上。
本申请实施例还提供了一种电池内短路阻值的测量装置，需要说明的是，本申请实施例的电池内短路阻值的测量装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于电池内短路阻值的测量方法。以下对本申请实施例提供的电池内短路阻值的测量装置进行介绍。
图3是根据本申请实施例的电池内短路阻值的测量装置的示意图。如图3所示，该装置包括：
控制单元10，用于控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池，以使得上述模拟电池中形成短路电阻，上述测试回路由上述模拟电池与真电池串联形成，上述模拟电池内置有金属颗粒异物；
第一获取单元20，用于获取上述测试回路中的短路电流；
第二获取单元30，用于获取上述模拟电池两端的电压；
第一确定单元40，用于根据上述短路电流和上述模拟电池两端的电压，确定上述短路电阻的阻值；
等效单元50，用于将上述短路电阻的阻值等效为上述真电池的内短路阻值，上述真电池的内短路阻值为上述真电池发生短路时的阻值。
上述方案中，采用内置金属颗粒异物的模拟电池来模拟内有金属颗粒异物的真电池，将模拟电池与内无金属颗粒异物的真电池串联形成测试回路，控制单元控制挤压设备挤压模拟电池，以使得模拟电池中形成短路电阻，进而根据测试回路中的短路电流和模拟电池两端的电压，测试短路电阻的阻值，最后将短路电阻的阻值等效为真电池的内短路阻值。即通过将内短路(真电池内部的短路)转化为外短路(模拟电池中的短路)实现了对真电池的内短路阻值的确定。可用于指导电池生产制程中的异物管控标准。
本申请的一种实施例中，控制单元包括第一确定模块和第一处理模块，第一确定模块用于确定挤压截止条件；处理模块用于在满足上述挤压截止条件的情况下，停止对上述模拟电池进行挤压。即在满足挤压截止条件时，模拟电池内可以形成短路电阻。
本申请的一种实施例中，控制单元包括第二确定模块和第二处理模块，第二确定模块用于确定挤压位置和挤压速度；第二处理模块用于在上述挤压位置，以上述挤压速度挤压上述模拟电池，以使得上述模拟电池中形成上述短路电阻。具体地，挤压设备可采用平板挤压、半圆柱体挤压或方形挤压头局部挤压；挤压位置可选择模拟电池的宽面。挤压速度可根据实际需要模拟的内短路情况进行选择，如1mm/min～500mm/min。
本申请的一种实施例中，上述装置还包括第三获取单元和第二确定单元，第三获取单元用于获取上述真电池两端的电压；第二确定单元用于根据上述真电池两端的电压、上述模拟电池两端的电压和上述短路电流，确定线路电，上述线路电阻为上述测试回路中的电阻(即导线的电阻)。具体地，(真电池两端的电压-模拟电池两端的电压)/短路电流＝线路电阻。
本申请的一种实施例中，上述装置还包括第三确定单元和积分单元，第三确定单元用于在根据上述短路电流和上述模拟电池两端的电压，确定上述短路电阻的阻值之后，根据上述短路电流和上述短路电阻的阻值，确定焦耳产热功率；积分单元用于将上述焦耳产热功率在时间域进行积分，得到内短路累积焦耳产热量。焦耳产热功率表达式为：P产热功率(t)＝I内短路(t)2R内短路(t)；内短路累积焦耳产热量表达式为：Q焦耳产热(t)＝∫P产热功率(t)dt。其中，I内短路(t)为随时间变化的短路电流，R内短路(t)为随时间变化的内短路阻值，P产热功率(t)为随时间变化的焦耳产热功率，Q焦耳产热(t)为随时间累积的内短路焦耳产热量。即本申请可以真实测量内短路过程中内短路阻值随短路时间的变化曲线，同时可理论计算内短路焦耳产热功率随时间的变化曲线以及内短路累积焦耳产热量。
所述电池内短路阻值的测量装置包括处理器和存储器，上述控制单元、第一获取单元、第二获取单元、第一确定单元和等效单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现对锂电池的内短路电阻的测量。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种电池内短路阻值的测量系统，包括上述的测量装置和挤压设备，上述测量装置与上述挤压设备通信。采用内置金属颗粒异物的模拟电池来模拟内有金属颗粒异物的真电池，将模拟电池与内无金属颗粒异物的真电池串联形成测试回路，控制挤压设备挤压模拟电池，以使得模拟电池中形成短路电阻，进而根据测试回路中的短路电流和模拟电池两端的电压，测试短路电阻的阻值，最后将短路电阻的阻值等效为真电池的内短路阻值。即通过将内短路(真电池内部的短路)转化为外短路(模拟电池中的短路)实现了对真电池的内短路阻值的确定。可用于指导电池生产制程中的异物管控标准。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行所述电池内短路阻值的测量方法。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述电池内短路阻值的测量方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
步骤S101，控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池，以使得上述模拟电池中形成短路电阻，上述测试回路由上述模拟电池与真电池串联形成，上述模拟电池内置有金属颗粒异物，上述真电池中无上述金属颗粒异物；
步骤S102，获取上述测试回路中的短路电流；
步骤S103，获取上述模拟电池两端的电压；
步骤S104，根据上述短路电流和上述模拟电池两端的电压，确定上述短路电阻的阻值；
步骤S105，将上述短路电阻的阻值等效为电池内短路阻值。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
步骤S101，控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池，以使得上述模拟电池中形成短路电阻，上述测试回路由上述模拟电池与真电池串联形成，上述模拟电池内置有金属颗粒异物，上述真电池中无上述金属颗粒异物；
步骤S102，获取上述测试回路中的短路电流；
步骤S103，获取上述模拟电池两端的电压；
步骤S104，根据上述短路电流和上述模拟电池两端的电压，确定上述短路电阻的阻值；
步骤S105，将上述短路电阻的阻值等效为电池内短路阻值。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例
本实施例涉及一种具体的电池内短路阻值的测量方法。包括：
步骤101：制备含金属颗粒异物的假电池(即模拟电池)。
在本实施例中，选取一个生产出的未经其他加工处理的正常电池卷芯，拆开卷芯，在卷芯内侧或中间或外侧的正极极片或负极极片上放入金属颗粒异物，金属颗粒异物的种类可选镍颗粒、铜颗粒、铝颗粒、铁颗粒等，尺寸可选50～2000um，形状可选L型、锥形、无规则形状等，数量可选1～30pcs。将经上述处理后的电池卷芯的形状进行恢复和固定。然后将恢复固定后的卷芯放置在壳体中，并向壳体内注入不含锂盐的电解液(纯溶剂)。封装壳体可以为铝塑膜壳体或者硬质方壳壳体，壳体的形式不做限定，可以是现有电池所使用的任意一种壳体。不含锂盐的电解液中不含电解质，如六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂等锂盐，该电解液由无水有机物溶剂组成，包括但不限于碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)及其混合溶剂。加注不含锂盐的电解液后，卷芯浸入在电解液中，对卷芯和壳体进行封装，含金属颗粒异物的假电池即制作完成。
该操作过程需在真空干燥的手套箱中进行，且避免其他杂质的混入。
步骤102：组装内短路阻值测量方法的测试电路，测试电路如图2所示。
将步骤101中制备好的假电池与真电池进行串联组装，真电池可根据实际需要模拟的真电池电量情况进行选择不同SOC，如0～200％SOC，优选50～100％SOC。如图5所示，真电池和假电池正负极柱端接入电压采集设备，如高频数采实时监测记录假电芯以及真电芯电压(V假电池(t)、V真电池(t))。电路中接入磁通门电流传感器结合台式万用表实时监测记录短路电流I内短路(t)。或采用其他电化学装置实时测量记录短路电流及真电池/假电池电压。测量电压以及电流的采样频率可选0.001s～0.1s，为提高内短路阻值变化曲线的准确度，电压以及电流采样频率优选建议为0.001s。
步骤103：挤压假电芯，将假电池模拟成短路阻值，实际需要模拟的真电池内短路转化成外短路。
采用挤压设备挤压假电池，挤压设备可采用现有电池安全测试的平板挤压或半圆柱体挤压或方形挤压头局部挤压；挤压位置选择假电池宽面；挤压速度可根据实际需要模拟的内短路情况进行选择，如1mm/min～500mm/min；挤压截止条件可选择真电芯电压下降幅度≥5mV或挤压至一定压力下保持一定时间或挤压至一定位移保持一定时间或根据实际需要模拟的内短路情况进行选择。挤压截止条件决定了内短路类型，共有4种内短路类型，如图4所示。正极活性材料与负极活性材料的短路、正极集流体与负极活性材料的短路、负极集流体与正极集流体的短路以及正极活性材料与负极集流体的短路，实际在模拟过程中可模拟任意一种或多种短路同时存在。
步骤104：建立等效模型，计算随时间变化的内短路阻值、焦耳产热功率及累积焦耳产热量。如图2为基于电池内短路阻值测量方法的等效电路模型，内短路阻值表达式为：R内短路(t)＝V假电池(t)/I内短路(t)＝(V真电池(t)-I内短路(t)R线阻)/I内短路(t)；焦耳产热功率表达式为：P产热功率(t)＝I内短路(t)2R内短路(t)；内短路累积焦耳产热量表达式为：Q焦耳产热(t)＝∫P产热功率(t)dt。其中R线阻为串联电路中线路阻值，I内短路(t)为随时间变化的短路电流，V假电池(t)为假电池随时间变化的电压，V真电池(t)为真电池随时间变化的电压，R内短路(t)为随时间变化的内短路阻值，P产热功率(t)为随时间变化的焦耳产热功率，Q焦耳产热(t)为随时间累积的内短路焦耳产热量。
图6为实施例在内短阻值测量过程中真电池/假电池的电压和短路电流变化曲线，以及图7为基于等效电路模型理论计算的内短路阻值及焦耳产热功率和累积焦耳产热量的变化曲线。该实施例的具体参数为：内置1pcs L型镍块(L型镍块的形状&尺寸可参考标准JISC8714，L型镍块置于假电池最外圈正极极片正中间)的假电池串联100％SOC的真电池，采用半圆柱挤压头以1mm/min的速度挤压假电池宽面，挤压假电池至真电池电压下降5mV时停止挤压，监测记录挤压过程及停止挤压1h内的真电池/假电池的电压和短路电流。
相比现有技术，本实施例上述方案可真实测量内短路过程中内短路阻值随短路时间的变化曲线，同时可理论计算内短路焦耳产热功率随时间的变化曲线以及内短路累积焦耳产热量；同时该阻值可用于模拟不同金属颗粒异物(种类、尺寸、形状、数量)触发电芯发生内短路失效的极限挤压力、短路阻值、短路电流，从而指导锂电池生产制程中的金属颗粒异物管控标准。
在本申请所提供的实施例中，可以通过一电子设备获取电化学设备测量的电压以及电流的测量结果，从而基于该测量结果和等效电路模型进行内短路阻值、焦耳产热功率以及焦耳产热量的计算。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的电池内短路阻值的测量方法，采用内置金属颗粒异物的模拟电池来模拟内有金属颗粒异物的真电池，将模拟电池与内无金属颗粒异物的真电池串联形成测试回路，控制挤压设备挤压模拟电池，以使得模拟电池中形成短路电阻，进而根据测试回路中的短路电流和模拟电池两端的电压，测试短路电阻的阻值，最后将短路电阻的阻值等效为真电池的内短路阻值。即通过将内短路(真电池内部的短路)转化为外短路(模拟电池中的短路)实现了对真电池的内短路阻值的确定。可用于指导电池生产制程中的异物管控标准。
2)、本申请的电池内短路阻值的测量装置，采用内置金属颗粒异物的模拟电池来模拟内有金属颗粒异物的真电池，将模拟电池与内无金属颗粒异物的真电池串联形成测试回路，控制单元控制挤压设备挤压模拟电池，以使得模拟电池中形成短路电阻，进而根据测试回路中的短路电流和模拟电池两端的电压，测试短路电阻的阻值，最后将短路电阻的阻值等效为真电池的内短路阻值。即通过将内短路(真电池内部的短路)转化为外短路(模拟电池中的短路)实现了对真电池的内短路阻值的确定。可用于指导电池生产制程中的异物管控标准。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电池内短路阻值的测量方法，其特征在于，包括：
控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池，以使得所述模拟电池中形成短路电阻，所述测试回路由所述模拟电池与真电池串联形成，所述模拟电池内置有金属颗粒异物，所述真电池中无所述金属颗粒异物，所述模拟电池内有不含锂盐的电解液，所述模拟电池和所述真电池为相同型号规格的锂离子电池；
获取所述测试回路中的短路电流；
获取所述模拟电池两端的电压；
根据所述短路电流和所述模拟电池两端的电压，确定所述短路电阻的阻值；
将所述短路电阻的阻值等效为所述真电池的内短路阻值，所述真电池的内短路阻值为所述真电池发生短路时的阻值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池的步骤，包括：
确定挤压截止条件；
在满足所述挤压截止条件的情况下，停止对所述模拟电池进行挤压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述挤压截止条件包括至少以下条件之一：
所述真电池两端的电压下降值大于预定值、在预定压力下挤压第一预定时间、所述挤压设备的挤压结构运动至预定位置处保持第二预定时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池的步骤，包括：
确定挤压位置和挤压速度；
在所述挤压位置，以所述挤压速度挤压所述模拟电池，以使得所述模拟电池中形成所述短路电阻。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述真电池两端的电压；
根据所述真电池两端的电压、所述模拟电池两端的电压和所述短路电流，确定线路电阻，所述线路电阻为所述测试回路中的电阻。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述短路电流和所述模拟电池两端的电压，确定所述短路电阻的阻值之后，所述方法还包括：
根据所述短路电流和所述短路电阻的阻值，确定焦耳产热功率；
将所述焦耳产热功率在时间域进行积分，得到内短路累积焦耳产热量。
7.一种电池内短路阻值的测量装置，其特征在于，包括：
控制单元，用于控制挤压设备挤压测试回路中的模拟电池，以使得所述模拟电池中形成短路电阻，所述测试回路由所述模拟电池与真电池串联形成，所述模拟电池内置有金属颗粒异物，所述模拟电池内有不含锂盐的电解液，所述模拟电池和所述真电池为相同型号规格的锂离子电池；
第一获取单元，用于获取所述测试回路中的短路电流；
第二获取单元，用于获取所述模拟电池两端的电压；
第一确定单元，用于根据所述短路电流和所述模拟电池两端的电压，确定所述短路电阻的阻值；
等效单元，用于将所述短路电阻的阻值等效为所述真电池的内短路阻值，所述真电池的内短路阻值为所述真电池发生短路时的阻值。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的电池内短路阻值的测量方法。
9.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的电池内短路阻值的测量方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518107 Xinwangda Industrial Park, No.18, Tangjia south, Gongming street, Guangming New District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: Xinwangda Power Technology Co.,Ltd. Address before: 518107 Xinwangda Industrial Park, No.18, Tangjia south, Gongming street, Guangming New District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: SUNWODA ELECTRIC VEHICLE BATTERY Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |