CN113906291A - 二次电池中电解液的润湿与分布状况的声学评估系统和方法 - Google Patents

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丹尼斯·俞
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Abstract

测量包括电芯内电解液分布状况在内的工艺特性的系统和技术。一种分析电芯的非破坏性方法包括：确定在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的一个或一个以上声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的一个或一个以上响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段。电芯的一个或一个以上特性基于在电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征而确定。

Description

二次电池中电解液的润湿与分布状况的声学评估系统和方法
相关申请案的交叉引用
本专利申请要求申请日为2019年3月21日，申请号为62/821,605，名称为“评估电解液润湿与分布状况的系统和方法”的临时专利申请的权益，并将其全文明确援引于此。
联邦政府赞助研究或开发的声明
本发明在美国联邦政府的支持下依据能源部高级研究计划署授予的授权案第AR0000866号完成的。美国联邦政府对本发明具有特定的权利。
技术领域
所公开的各个方面涉及对电解液在电化学系统中的润湿与分布状况等特性进行评价的非损伤性且非破坏性技术。
背景技术
为了降低生产成本，锂离子电池(LIB)等电池制造商承受着巨大且与日俱增的压力。据观察，这种压力源于全球产能的快速扩张，以及人们对降低电池驱动系统(如电动运载工具)价格的需求越来越高。例如，为了能够与大众市场上的非电池驱动型运载工具，如内燃机运载工具一决高下，电动运载工具被冀望于能够在价格上降低20％以上。此外，电动运载工具行业正在朝更大尺寸的电池及更厚更密的电极的方向发展。然而，这些趋势导致不但要持续降低生产成本，而且电池质量、安全性及可靠性方面要求越来越高。
仔细分析生产成本时可发现，在典型的制造程序中，电芯生产的最后一系列工艺步骤，即本领域中众所周知的“电芯后处理”工序可占电芯总生产成本(除原材料成本之外)的约40％。电芯后处理一般包括如下步骤：电解液的填充与浸泡、预充电、化成、老化以及最终生产线末端质量检测。特别地，由于电解液是操作过程中供正电荷流动通过电芯的主要媒介物，因此电解液的填充与浸泡步骤对正在制造的电芯的整体质量、性能及安全性尤为重要。
在电解液的填充与浸泡步骤中，确保电解液的均匀分布对于电池的质量、预期后续性能及安全性(统称“电池健康度”)较为重要。如果电芯的任何区域未被电解液完全浸透或润透，也就是说，如果电解液的分布存在不均匀之处，将会导致所谓“干斑”的电解液不足区域。此类干斑可导致横跨整个电极区域在电芯化成与操作期间存在不均匀的电流分布，而该不均匀的电流分布可进而导致电芯性能受损(例如，因局部机械分离或锂金属的电镀层)。在极端情况下，树突状的电镀层可使得电极内部短路，并在某些情况下可导致电芯热失控形式的灾难性后果。
在环境条件下以及即使在升高的温度下，要想使电解液完全分布于整个电芯，也可能会花费相对较长的时间。一般情况下，电解液浸泡操作需要数小时的时间才能实现大致完全分布。电解液润湿的驱动力主要为毛细作用力，此类作用力的强度一般不足以使液体状的电解液完全浸透电芯或电芯部件层叠件内的所有孔隙。此外，孔隙尺寸越小，孔隙的浸透越难。另外，电解液的组成和粘度也可对电解液的分布产生显著影响。例如，低粘度电解液可能会比高粘度电解液产生更佳的分布效果。此外，如果某些区域的孔隙结构的连接状况差至对电解液的流通路径产生限制，则此类区域可能永远无法实现润湿。在电极中，孔隙尺寸的分布与孔隙内部的可触及性受上游工艺参数的影响(因此，润湿特性也受其影响)，此类参数例如为电极组成材料的粒径、电极层厚度、电极浆料涂布时使用的载体溶剂、干燥速度和温度、压延过程中的压力、电极的真空干燥等。润湿所需要的时间较长的另一原因可在于，某些电芯部件例如因其与电解液的表面能相容性较差而润湿性本身较差。此种性质的润湿性较差可受以下因素的影响：电极表面涂层；隔膜的材料、孔隙率、涂层及处理工艺；以及电解液的组成和添加物。
为了加速电解液流入或渗入电芯，电芯生产(以及原型设计和工艺开发过程中)中当前使用的某些电解液填充与浸泡工艺包括：真空腔低压条件下电芯填充；多步填充与抽真空；高温浸泡；在电解液填充过程中及填充后进行辊压或振动；以及在附加堆叠压力的条件下浸泡(例如，将软包型电芯夹置于平板之间后施加压力)。这些现有方法可能会对填充和润湿时间具有积极作用，但是其功效尚未得到系统性的量化。在动态填充与浸泡工艺中，需要以非破坏性且可扩展的方式对电解液的动态填充与浸泡过程(例如，实时)进行监测、可视化及分析。此类技术可有助于确保电池的健康度，并且有助于为工艺的改进提供定量数据。
目前，评估电解液完全分布于整个电芯内所花费的时间(也称“润湿时间”)是一项依靠经验完成的工作，耗资不菲且耗时甚长。此类评测工作一般包括：制造一批电芯；在该批电芯内注入已知量的电解液；在电解液填充完成后的不同时间长度上，依次分别拆开该批电芯当中的部分电芯。通过分解电芯这一破坏性工艺，可通过对电极表面进行目视检查，确定电解液的润湿程度。根据一系列此类破坏性测试的结果，可以估算出平均润湿时间。在某些情形中，还可在平均润湿时间上附加安全系数。平均润湿时间(可选地附加有安全系数)可用作电芯大批量生产过程中的预估电芯润湿时间。
由于缺乏能够以节省时间的方式表征电解液润湿品质的非损伤性替代方法，现有技术(如工艺研发过程中的技术)只能通过重复实施上述高成本高耗时的过程来确定润湿时间，以评价电芯生产中使用的不同材料的部件、不同电芯部件(如新的隔膜)或不同上游工艺参数(如更厚的电极涂层)的影响。
在实验室规模下，已采用电化学阻抗谱法和中子射线照相法这两种已知分析方法评估锂离子电芯中的电解液润湿品质。在生产环境中，可利用交流电阻抗测试法表征电解液的分布，其中，如果阻抗值在长时间内一直较小，则认为电极的润湿较为均匀。然而，与其他已知电学分析方法一样，交流阻抗测量值为电极平均测量值，有可能会受电芯正常/适当填充区域处测量值的主导，从而可能对小的干斑不太敏感，但是即使是这些小干斑，也可能会对对电池的长期性能产生重大影响。因而，由于被从正常区域获得的交流阻抗测量值掩盖，小干斑或空洞空间(如位于电极层之间，或位于多孔电极或多孔隔膜层内)的信息有可能会被忽略。中子射线照相法可有助于以非损伤性方式使电解液在电芯内的流动原位可视化，其中，有可能需要在电解液内引入放射性同位素。然而，由于成规模的中子源较难获得，因此中子射线照相法在电芯制造中的应用较为有限。放射性同位素对电解液的污染也可能会阻碍中子射线照相技术的应用。
由于电解液分布的均匀性已证实会对化成和老化等高成本的下游工艺的良率产生直接影响，因此电解液的填充和浸泡同样被认定为电芯生产中的关键工艺步骤。电解液对电极孔隙与电芯隔膜的润湿品质对固体电解质界面膜(SEI，电解质的分解产物在电极表面形成的钝化层)等结构具有极大影响。与电解液分布类似，SEI的形成均匀性和品质对正在制造的电芯的整体质量、性能及安全性具有重大影响。此外，电解液润湿品质还对电芯老化特性(例如，其中，电芯老化可以以电芯与外部电路隔绝情况下的电压衰减速度进行衡量)具有影响。润湿品质不佳的区域对电芯性能的影响表现为增大内部离子电阻，并降低电芯的放电容量、循环寿命以及安全性。电芯内电解液的含量及其分布状况对电芯整体性能具有重要影响。电芯内电解液的泛滥或损耗均可能严重损害电芯的性能，并可能会导致电芯失效。依赖于随着漫长的化成循环而分析电解液润湿状况的现有技术并不足以解决以上所述的各项难题。
发明内容
本文公开观察、监测及评价电解液在电芯内的迁移和分布的系统和方法。通过在横跨整个电芯区域内的多个点上测量声学特征或特性并分析声学信号特征的变化(声学特征随空间位置的变化和声学特征随浸泡时间的变化)，可以以快速且非损伤性的方式评价电解液的润湿过程以及电芯层面上的品质和均一性。所述声学特征可基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述响应包括对传输进入电芯内的声学信号的振动响应。本公开技术还可提供动态信息，该动态信息可供电芯制造商用于设计新的生产工艺步骤，进行工艺改进，优化工艺参数，发现工艺质量偏移，开展更加智能的预测性维护，提高产量，减小废品率，以及比以往更早地筛出低质量的电芯。
根据一些实施例，提供一种分析电芯的方法，该方法包括：确定在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及基于在电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。
在一些实施例中，提供一种非暂时性计算机可读介质，其上存有计算机可读指令，该计算机可读指令在由一个或一个以上处理器执行时使得该一个或一个以上处理器：确定在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及基于在电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。
在另一实施例中，提供一种系统，包括：一个或一个以上处理器；以及包括指令的存储器，所述指令在由所述一个或一个以上处理器执行时使得该系统：确定在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及基于在电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。
所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例还包括：基于在所述两个或两个以上位置处的声学特征创建二维图，其中，基于在电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征确定电芯的所述一个或一个以上特性包括：基于所述二维图，确定电芯的所述一个或一个以上特性。
所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例还包括：利用两个或两个以上二维图，创建矩阵，所述两个或两个以上二维图根据一个或一个以上电芯在两个或两个以上电解液填充程度下且在两个或两个以上时间点上获得的声学特征创建。
所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例还包括：对所述声学特征施加降维算法，以确定降维得分。
所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例还包括：针对电芯内的电解液分布绘制所述降维得分随浸泡时间的变化图，其中，所述一个或一个以上特性包括电芯的理想浸泡时间，所述降维得分包括不均匀性指数或电解液分布均匀性指数。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，所述一个或一个以上时间点属于以下时间点：包括电芯的浸泡、化成及自放电老化在内的工艺步骤当中的一者或多者，或者所述电芯的一个或一个以上充放电循环。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，所述一个或一个以上特性包括电芯质量、理想浸泡时间、工艺偏移或制造缺陷当中的一者或多者。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，所述制造缺陷包括污染、干斑、空洞、电极与隔膜的褶皱或破裂当中的一者或多者。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，所述一个或一个以上特性包括与拆解分析、化成容量、电化学阻抗谱(EIS)、自放电老化或充放电循环当中的一者或多者相应的电芯性能。
所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例还包括：基于所述一个或一个以上特性确定电芯的电解液填充的一个或一个以上工艺参数，该一个或一个以上工艺参数包括电芯的填充/抽真空循环次数、每一填充步骤的电解液填充量、真空压力、填充温度或电解液填充分布状况当中的一者或多者。
所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例还包括：基于所述一个或一个以上特性确定用于执行电芯的上游(电解液填充步骤之前)工艺与材料优化的一个或一个以上电解液预填充(或预填充)参数，该一个或一个以上预填充参数包括电极材料与组成比、电极孔隙率、隔膜材料、电解液化学性质、电解液组成、电解液粘度、电极添加物或电解液添加物当中的一者或多者。
所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例还包括：基于所述一个或一个以上特性确定电芯内的电解液浸泡工艺的一个或一个以上浸泡参数，该一个或一个以上浸泡参数包括浸泡温度、堆叠压力、浸泡期间电压、电芯取向或电芯扰动当中的一者或多者。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，所述声学特征根据所传输的声学信号、所述响应信号或其组合的一个或一个以上时域特性、一个或一个以上频域特性、一个或一个以上时频域特性及/或者一个或一个以上小波域特性确定。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，所述声学特征可跨越时域、频域、时频域及/或小波域，并且可包括谱质心频率、谱质心时间、均方根幅度、初至时间、第一峰值时间及幅度、信号熵、信号平坦度、能带比、谱通量、带宽、滚边频率。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的所述声学信号包括传输进入电芯内的声学信号或传输进入电芯内的声学信号的反射当中的一者或多者。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，所述声学信号的响应包括对传输进入电芯内的声学信号的响应或对传输进入电芯内的声学信号的反射的响应当中的一者或多者。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，所述声学特征根据所传输的声学信号、所述响应或其组合的一个或一个以上时域特性、一个或一个以上频域特性或者一个或一个以上时频域特性确定。
所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例还包括：将所述声学特征与一基准声学特征组相比较，所述基准声学特征组得自基准电芯的两个或两个以上相应位置。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，电芯的一个或一个以上特性进一步通过将所述声学特征与预先设定的相应阈值比较而确定。
在所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例中，所述一个或一个以上特性包括电芯的固体电解质界面膜(SEI)层的质量。
所述方法、非暂时性计算机可读介质及/或系统的一些实施例还包括：根据所确定的一个或一个以上特性确定一项或多项洞见，所述洞见包括对工艺设计、工艺优化、工艺监测、控制或关于一个或一个以上电芯制造时的下游工艺的决策当中的一者或多者的提示。
在一些实施例中，提供另一种分析电芯的方法，该方法包括：确定在电芯的一个或一个以上位置处的声学特征所述声学特征时基于在两个或两个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在两个或两个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述两个或两个以上时间点对应于电芯内电解液分布的一个或一个以上阶段；以及根据电芯所述一个或一个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。
附图说明
附图旨在促进对本发明各个方面的描述，而且仅出于说明而非限制目的。
图1A所示为根据本公开的各个方面的电芯声学测试装置。
图1B所示为根据本公开的各个方面的传输进入电芯内的声学信号以及含有这些信号的一个或一个以上特性的响应信号的示例。
图1C所示为根据本公开的各个方面的图1B的信号的频域特性的示例。
图2A至图2B所示为根据本公开的各个方面的传感器在整个电芯区域上的配置方式以及声学特征在整个电芯区域上的变化状况的示例。
图3A所示为根据本公开的各个方面的具有置于其整个区域上的传感器的例示电芯以及电解液在电芯内填充状况的指示。
图3B所示为根据本公开的各个方面的具有不同电解液组成和不同浸泡时间的电芯的声学特征的空间分布的矩阵。
图4A所示为根据本公开的各个方面的以降维得分表示的声学特征。
图4B所示为根据本公开的各个方面的具有不同电解液组成的电芯的理想润湿时间。
图5所示为根据本公开的各例示方面的与基于填充/抽真空循环的工艺变化相应的声学特征图。
图6所示为根据本公开的各例示方面的与基于堆叠压力的工艺变化相应的声学特征图。
图7所示为根据本公开的各例示方面的与制造条件变化相应的声学特征图。
图8所示为根据本公开的各个方面的对来自电芯表面的两个或两个以上位置的声学波形进行收集和分析的方法。
具体实施方式
本发明的各方面在涉及本发明的特定实施方式的下文描述及相关附图中公开。在不脱离本发明的保护范围的情况下，可设计替代实施方式。另外，本发明的已知要素将不详细描述或将被省略以免模糊本发明的相关细节。
本文中的词语“示例性”用来表示“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施方式不必被解释为比其他实施方式更佳或有利。同样，术语“本发明的各方面”不要求本发明的所有方面包含所讨论的特征、优点或操作模式。
本文中所使用的术语仅用于描述特定方面的目的且并非旨在限制本发明的各方面。如本文中所使用，单数形式“一”旨在包含其复数形式，除非文中另有明确指示。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本文中使用时，表示存在所述的特征、物体、步骤、操作、组件及/或部件，但不排除存在或添加一个或一个以上其他的特征、物体、步骤、操作、组件、部件和/或其组合。
此外，许多方面被描述为由例如计算设备的组件执行的动作序列。将认知的是，本文中所描述的各种动作可由特定电路(例如，特定应用集成电路(ASIC))、一个或一个以上处理器执行的程序指令或两者的结合来执行。另外，本文中所描述的动作序列可被视为完全体现于任何形式的计算机可读储存介质内，该存储介质内储存有在执行时将使得相关联的处理器执行本文中所描述的功能的一组相应的计算机指令。因此，本发明的各个方面可以数种不同形式体现，所有这些形式均被认为在所要求保护的主题的范围内。另外，针对本文中所描述的各个方面，任何此类方面的对应形式可在本文中被描述为例如“逻辑上用于”执行所描述的动作。
本公开的各个方面涉及对电解液的润湿品质进行监测的例示技术，这些技术克服了现有技术的上述问题。本公开的技术利用声学或声音信号(如超声波信号)以快速、非损伤性、非破坏性且可扩展的方式研究电池内电解液分布的各个方面。本公开技术可例如用于评价商业生产过程中电解液分布的效果、均一性及最佳润湿时间。通过在电芯的整个区域内的多个点上测量声学特性，并分析声学信号特征的变化(声学特征随空间位置的变化和随浸泡时间的变化)有助于以快速且非损伤性方式评价电解液的润湿过程以及电芯层面上的品质和均一性。使用例示工艺获得的信息还可提供动态信息，该动态信息可供电芯制造商进行工艺改进，发现工艺偏移，开展更加智能的预测性维护，以及比以往更早地筛出低质量的电芯。
在一些实施例中，在将一个或一个以上超声波脉冲传输进入电芯内后，对传输进入脉冲的响应信号进行监测。响应信号可包括因脉冲传输通过电芯以及传输进入脉冲例如在电芯的壁上的反射(或称回声信号)而产生的波形。在一些实施例中，可利用换能器(如压电换能器)等发射声学脉冲的装置传输所述脉冲。控制器或超声波脉冲发生器可向发射(Tx)换能器提供电信号，以供其发射出具有所需幅度、频率、波形等的声学信号。接收(Rx)换能器等用于感测或接收传输脉冲的响应信号的装置可用于感测或接收所述响应信号。接收换能器可包括合适的传感器、压电换能器、加速度计等，用于接收响应信号，并将其转换成电信号。控制器可从接收换能器接收电信号并将其存入数据库，以例如供后续处理使用。
与控制器通信的处理器可用于对传输信号和/或响应信号进行分析，以确定与电芯的各种物理状况相关的信息。该处理器可例如对传输信号和/或响应信号进行时域和/或频域分析，以提取初至时间、质心(平均)频率、飞行时间(ToF)、幅度等声学信号特征。通过在电芯的不同位置放置发射换能器，并且/或者在电芯的不同位置以接收换能器进行感测，可以研究不同位置处的声学信号特征。通过将声学信号特征进一步扩展，可获得与电解液分布状况相关的信息。
需要说明的是，声学信号对电芯内沿声学信号传播路径上的物理特性的变化具有敏感性。在一些实施例中，在类似条件下，声学信号在固体中的传播与在液体中的传播不同。举例而言，在类似的操作条件下，如声学信号的行程距离相同时，与单块固体相比，液体易于对更高频率的声波具有衰减(或吸收)作用。干燥的或部分润湿的多孔固体均对高频声波具有高度衰减作用，然而据观察，充满电解液后(例如，在理想的电芯电极的情形中)的多孔固体对高频声波的衰减作用有所减弱。换句话说，据观察，与干燥的或部分润湿的多孔固体相比，充满电解液的多孔固体允许更大量的高频信号传播通过。因此，对于液体、干燥的多孔固体、部分润湿的多孔固体、完全浸透的多孔固体以及单块固体，所观察到的声学信号特征(如质心频率)不同。通过研究整个电芯或整个电芯的主体的此类变化，可揭示出与电芯的基本组成相关的信息。例如，声学信号特征的变化可揭示出某个部位是否存在固体、液体、干斑等信息。
鉴于声学信号对其传播通过的介质的敏感性，本文所述基于声学信号的例示分析技术可在电芯组成方面提供高度准确的洞见。在一些实施例中，电芯组成方面的洞见揭示出与电解液润湿与分布状况相关的有用信息。在一些实施例中，所述发射和/或接收换能器可包括极为敏感且节省时间的压电换能器(例如，接收换能器的每一读数可在1ms以内的时间给出，以为基于声学信号的电芯物理动态检测提供高精度和实时性)。因此，上述例示技术既能用于在可控的实验室规模下实现电芯探查，也能用于在商业规模下实现电芯探查。此类技术还可用于研究被测电芯的物理差异(例如，通过与一个或一个以上基准电池相比较)。在一些实施例中，可在电解液填充和浸泡步骤中进行电芯测试。在一些实施例中，可在电芯生成过程中的其中一个后续电芯后处理工艺步骤中进行电芯测试。
在例示方面中，无论电芯的具体化学组成和/或几何形状如何，可以在电解液填充和浸泡过程中的任何阶段，对任何电芯进行所述基于声学信号的电芯分析。本文中使用的词语“电芯”和“电池”可以互换使用，并且可概指任何电化学储能系统，更具体指包括电解液的电化学储能系统。
图1A所示为根据本公开的利用声学信号对电芯102进行分析的例示装置100。该装置可包括一个或一个以上用于将声音信号送入电芯内(例如，用于使一个或一个以上超声波、其他声波或振动的脉冲传输通过电芯)的发射(Tx)换能器104或其他装置。该装置进一步包括一个或一个以上接收(Rx)换能器106或其他声音信号接收/感测装置，该装置可接收发射换能器104所发射的声音信号生成的响应信号。由发射换能器104从电芯102设置发射换能器104的一侧发射出的信号可称为脉冲信号，而例如从电芯102另一侧反射而回的信号可称为回声信号。应该理解的是，响应信号一词可同时包括脉冲信号和回声信号。此外，一个或一个以上发射换能器104还可用于接收响应信号，而且类似地，一个或一个以上接收换能器106还可用于发射声学信号。因此，虽然分别表示为Tx和Rx，但这些换能器可同时具有发送和接收声学信号的功能。在一些实施例中，一个或一个以上发射换能器104以及一个或一个以上接收换能器106可位于同一侧，或者其取向使得发射换能器104发出的脉冲信号可被接收换能器106接收，其中，脉冲声学信号并不一定要沿直线传播以被接收换能器106接收。该声学信号收发取向也可称为一发一收取向，而在一些实施例中，装置100也可构造为支持该一发一收取向。
图1A所示与发射和接收换能器104，106连接的超声波脉冲发生器/接收器108可包括用于对发射信号的幅度、频率及/或其他信号特征进行调节的控制器(未另外示出)。超声波脉冲发生器/接收器108还可接收来自接收换能器106的信号。根据本公开，与超声波脉冲发生器/接收器108通信的处理器110可用于存储和分析响应信号波形。
虽然图1A中未明确示出，但是横跨电芯的一个或一个以上空间位置处可放置多于一个的发射换能器以及/或者多于一个的接收换能器。如此，可以实现对跨电芯102的声学信号特征的空间变化的研究。例如，通过在跨电芯102的两个或两个以上位置处放置两个或两个以上发射换能器104，可实现从电芯102上的两个或两个以上位置发射声学信号。可在跨电芯102的两个或两个以上位置处放置两个或两个以上接收换能器106，以收集基于一个或一个以上发射换能器104发射的声学信号的响应信号。通过利用相同的一套由一个或一个以上发射换能器104和一个或一个以上接收换能器106组成的结构研究不同电芯(如被测电芯和基准电芯)的声学信号特征，可以分别收集到包括被测电芯声学信号特征的测试数据组以及包括基准电芯声学信号特征的基准数据组。之后，可以以合适的方式将所述测试数据组与所述基准数据组相比较，以将两组数据之间的任何差异与电芯的物理特性相关联。
在一些实施例中，被测电芯与基准电芯可以为处于不同生产阶段的相同电芯。例如，基准电芯可以为具有一定电解液填充程度的电芯，而被测电芯可以为电解液填充程度更大或更小的电芯。在一些实施例中，基准电芯可以为处于一定生产阶段的电芯，而被测电芯可以为处于更早或更迟的生产阶段的电芯。
另外，所使用的发射和/或接收换能器104，106的放置方式和类型可根据电芯102的分析类型、尺寸、形状及几何结构以及/或者任何其他因素来定制。在一些实施例中，发射和/或接收换能器104，106可以为按照任何规律的线性或二维形状分布的单元式换能器。在一些实施例中，发射和/或接收换能器104，106可以为按阵列的单元式换能器。在一些实施例中，发射和/或接收换能器104，106可以为按线性阵列或二维矩阵分布的多元阵列。在一些实施例中，发射和/或接收换能器104，106可以为相位阵列换能器。在上述各种实施例中，发射和/或接收换能器104，106可通过任何合适的手段(如执行器、机械臂、螺钉、粘合剂等)放置为与电芯102的表面相接触。作为替代方案，发射和/或接收换能器104，106也可按照允许其分别向电芯102内送入声学信号和/或接收来自电芯102的声学信号的方式放置于电芯102附近。
图1B所示为发射换能器104可发射的声学信号的一例。信号114示出为根据一种实施方式发射的单个脉冲，其中，发射换能器104将声学脉冲(如超声波脉冲)传输进入电芯102内。接收信号116为由发射信号114的传输而生成的响应信号，该信号在该例中示出为正弦波信号。接收信号116可由一个或一个以上接收换能器106接收。
在一些实施例中，可对发射信号114和/或接收信号116的一个或一个以上特征进行研究。这些特征可以为时域特征和/或频域特征。信号的飞行时间(ToF)例如指信号或信号的一部分传输通过电芯102或电芯102的一部分所需的时间。例如，发射信号114的ToF指从发射信号114传输进入电芯102的时刻(ToF＝0)开始至接收信号116的任何部分被接收换能器106接收的时刻为止所逝去的时间。初至时间为与响应接收信号116的第一谐波的中断时间相应的另一信号特征。类似地，接收信号116的第一峰值可以为另一信号特征。发射信号114的幅度和/或接收信号116的幅度可构成可供研究的其他信号特征。
图1C所示为频域波形118，该波形可通过对时域接收信号116进行快速傅立叶变换(FFT)等变换处理的方式获得。波形118提供接收信号116所含频率分布的指示内容。接收信号116中的频率可具有从相对较低的频率至相对较高的频率的频率范围。通过对波形118进行统计分析，可揭示出频率成分的分布。例如，可从波形118中获得质心(或平均)频率、频率标准差等信号特征。这些信号特征可为接收信号116中的频率成分的分布提供指示内容。例如，如果接收信号116含有大量低频成分，则从波形118得到的质心频率可能会相对较低。相反地，如果接收信号116的频率成分偏向于较高的频率，则从波形118得到的质心频率可能会相对较高。
如上所说明的，液体可衰减通过其内的声学发射信号114中的高频成分，这表示对于从电芯102含有液体的区域获得的响应信号而言，最终所得的接收信号116可具有更多的低频成分。因此，对于液体部分，从波形118获得的质心频率相对较低。与此相反，多孔固体可允许声学发射信号114中的高频成分传输通过，这表示对于从电芯102被电解液浸透的多孔区域获得的响应信号而言，最终所得接收信号116可具有更多的高频成分。因此，对于多孔固体部分，从波形118获得的质心频率相对较高。在一些例示方面中，对于从电芯的各个位置处获得的信号，可以获取其质心频率的空间分布，而且根据该质心频率的空间分布，可以对声学信号可能已传输穿过的电芯102的各个区域的组成(液体、固体、浸透程度等)进行推断。
图2A所示为电芯202的例示组成。出于对各例示方面进行说明的目的，电芯202可以为软包电芯，设有一个或一个以上用于将声学信号传输进入电芯202内的发射换能器，以及一个或一个以上用于接收响应信号的接收换能器。在一些实施例中，一个或一个以上换能器可用于使得声学信号穿透电芯202的至少一个或一个以上部分，所述声学信号包括传输进入电芯202内的声学信号(如脉冲信号)以及传输进入电芯202内的声学信号的反射信号(或回声信号)当中的一者或多者。对声学信号的响应可包括对传输进入电芯202内的声学信号的响应，或者对传输进入电芯202内的声学信号的反射信号的响应。
在图示实施例中，传感器206可以为横跨至少在图中示出的电芯202的表面的排成二维阵列的接收换能器。虽然图中未具体示出，但可在同一表面(例如感测反射或回声信号的传感器206所在的表面)或不同表面(例如相反的表面，感测发射信号的传感器206所在的表面)上放置发射换能器。在一些情形中，一个或一个以上传感器206还可具有将声学信号传输进入电芯202以及感测响应信号的功能。在一些实施例中，可以分别对发射信号和反射信号进行研究。然而，在一些实施例中，可以将发射模式测量与反射模式测量结合使用。例如，可通过结合使用发射模式测量和反射模式测量而确定空洞位置。空洞可例如与电芯面积或电芯厚度相关(例如，处于某些层之间)。
如图2A所示，电芯202的组成可跨整个电芯202发生变化。例如，如该示意图所示，外围部分204可被电解液浸没，而中心部分205可含有充满或浸透有电解液的多孔固体部分。本领域普通技术人员可以理解的是，与图中的示例相比，电芯202的组成在其整个主体上的变化可能更为复杂，也可更均一或更不均一。通过研究对传输通过电芯202(或其各个部分)的声学信号的响应，并且从这些响应中提取声学信号特征，可以获得与电芯202的组成相关的信息。
图2B所示例如为图2A的电芯202的声学特征的空间分布200的例示图。在图示的实施例中，对声学特征进行作图，该声学特征包括由传感器(如传感器206)收集的响应信号的质心频率。更具体而言，传感器206可收集响应于传输进入电芯202内的声学信号的响应信号(例如，如图1B所示)。通过对响应信号进行FFT等变换，可获得响应信号的频率响应(例如，如图1C所示)，根据该频率响应可获得质心频率等声学特征。
虽然传感器206示为处于电芯202表面上的各特定位置，但是这些传感器也可挪至其他位置，或者可进一步增加传感器，以在电芯202表面上的多个位置上收集声学特征。在一些情形中，还可基于得自其他位置(如相邻位置)的传感器的声学特征，对特定位置的声学特征进行插值。利用绘制的所述声学特征，可以作出涵盖电芯202的一个或一个以上表面(如整个表面或其各个部分)上的多个位置的“空间解析图”。其中，为了观察跨电芯202的一个或一个以上表面的声学特征分布，可以采用各种可视化方案。
在图2B中，空间分布200示出为以不同的图样和灰度阴影与不同的质心频率相对应。从标尺210可以看出，响应信号的质心频率可处于从低质心频率(214)至高(215)质心频率的范围。根据图中示例，在空间分布200内标有相应参考标记的区域示出为相应的低质心频率区域214(交叉线阴影)及高质心频率区域215(点状阴影)。
在一些实施例中，该可视化方案提供了一种以非破坏性方式确定电芯202的基本组成的手段。例如，在低质心频率区域214内，电芯202的组成可估计为包含主要充满电解液的部分(如图2A所示的部分204)。类似地，在高质心频率区域215内，可将电芯202的组成估计为包含充满电解液的多孔固体电极(如图2A所示的部分205)
图3A至图3B所示为空间解析图(如图2B所示的空间解析图)在不同工艺步骤中和/或不同电解液填充程度下的用途的示例。在一些实施例中，图3A至图3B提供了在电芯填充与浸泡步骤的过程中以及在电芯化成与化成后步骤的过程中对电解液的润湿进展进行检查、监测、可视化及/或追踪的技术。
图3A所示为对电芯302(如软包电芯)的至少一部分进行检查时的设置方式300。传感器306(标号为1～12)放置于电芯302的整个部分上以用于监测。在电解液填充前电芯302为干态电芯时，可利用传感器306获得声学测量结果。随后，可将电解液注入电芯302，其中，可在任何时刻获得电芯302的声学特征的空间分布。该空间分布可以时间例项进行绘制，如具有与电解液注入前的干态电芯相对应的初始时间，以及电解液开始注入后的后续时间。举例而言，与以上已参考图2A至图2B所述的一样，可以绘制出整个电芯302的质心频率分布图。同样地，可利用颜色、阴影等不同可视化方案绘出质心频率的变化状况。根据特定位置的质心频率，可以估计出与该位置对应的电芯302的基本组成。根据质心频率的空间分布，可以识别出具有相对较高和相对较低的电极分布的各电芯部分。
例如，与声学信号在液体或固体内的传播相比，声音信号或声学信号无法在气体或真空内有效传播。因此，充满电解液的多孔固体部分允许高频声学信号传播，从而导致高质心频率区域315(以点状示出)。带有空洞空间(如气泡或真空泡)的电芯302的部分无法允许声学信号有效传输。因此，在图3A中，电芯302的干态或称“未润湿”部分可具有更低的质心频率，如图示中的低质心频率区域314(以交叉线示出)。
图3B所示为一个或一个以上电芯的空间图的矩阵350。矩阵350的每一行对应于电芯的特定电解液填充程度。矩阵350中示出的各元素已采用与以上参考图3A所述的方案类似的图示方案。每一矩阵元素均示出了声学特征的空间分布，该空间分布可指示出电解液分布状况较好的高频区域以及电解液分布状况较差的低频区域(如干态或未润湿区域)。
更具体而言，填充程度为70％～110％的电芯的声学特征的空间分布(或称空间图)作为一种说明性实施例分别示出于矩阵350的各行352～360中。对于每一矩阵行，矩阵列372～380包含处于不同工艺步骤的空间图。这些工艺步骤可表示电芯内电解液的浸泡或润湿时间(注入后的时间)。例如，对于矩阵350中行352所表示的电解液填充程度为70％的电芯而言，相应矩阵列372～380所示分别为该电芯在润湿时间分别为0小时、2小时、4小时、12小时及24小时时的空间图。类似地，最低行上方的各行354～360的矩阵列372～380依次分别示出填充程度为80％、90％、100％及110％的电芯在润湿时间为0小时、2小时、4小时、12小时及24小时时的空间图。
从矩阵350中，可以获得特定电芯在所关注的润湿时间上的电芯组成。例如，通过研究矩阵行352表示的电解液填充程度为70％的电芯在矩阵列372～380表示的不同浸泡时间时的声学特征，可将电芯的基本组成在不同浸泡时间时的变化可视化。基于电芯的整个表面区域上的质心频率分布，可以估计出不同浸泡时间下的电解液分布。空间图中的任何白色部分或空洞可表示相应的干态或称未润湿部分。根据矩阵350，可以预估出理想的浸泡时间。
例如，对于矩阵行360所示的电解液填充程度为110％的电芯，分别示于矩阵列374和376的2小时和4小时空间图之间未见明显差异，这一状况可认为表明从2小时至4小时的浸泡时间段内电解液分布未发生明显变化。因此，对于该电芯而言，4小时或更短的浸泡时间可被认为是足够的。在另一例中，对于矩阵行352所示的电解液填充程度为70％的电芯，即使在矩阵列380所示的24小时浸泡时间之后，仍然可检测到干斑，因此可决定在后处理步骤中令该电芯浸泡更长的时间。可以理解的是，上述示例仅出于说明目的，这些示例中描述的具体分布和浸泡时间不应理解为对所公开的各个方面构成固有限制。
在一些实施例中，矩阵350可为电池制造商提供用于在各开发阶段(从产品与工艺设计到原型制作与工艺开发环境，再到试运行或批量生产线)判断电解液在电芯内的均一性或均匀性程度的分析工具。在一些实施例中，可例如在电解液填充与浸泡工艺当中，通过以传感器306进行连续线上测量或监测的方式，或通过以传感器306进行一次或多次周期性抽检的方式，进行声学信号分析，以获得矩阵350。该分析可利用一台或多台计算机和/或任何合适的软硬件的组合来完成。
在一些实施例中，可根据声学特征的二维空间分布，获得总声学度量值或声学得分，或降维声学度量值或声学得分。例如，可通过对图2B的二维空间分布200、图3B的矩阵350等应用降维技术，以获得降维度量值，如称为得分的单维值。该得分可作为上述二维空间分布的附加或替代手段，用于确定电解液分布、浸泡时间等。
图4A所示为包含降维得分的图400。在图示的示例中，例如由图2B中的标尺210或图3B的矩阵350中的各元素所示的质心频率值范围精简或转换为称做“不均匀性指数”的数值。该不均匀性指数可计算为质心频率等声学特征分布状况的函数。该函数可例如基于以传感器206/306监测的电芯202/302的所有位置上的质心频率，这些质心频率既可分别单独应用，也可彼此组合应用。
在一些实施形式中，可将均匀性指数或声学得分用作所述不均匀性指数的替代方案。所述均匀性指数可包含电解液在整个电芯内的分布均匀性的度量标准。在一些实施例中，所述均匀性指数或声学得分可标准化为涉及电池的化学组成和尺寸的度量标准。
在图4A所示的图400中，不均匀性指数示于纵轴(Y轴)。用于确定不均匀性指数的函数可例如为质心频率等声学特征分布的标准差(STD)或四分差(IQR)。在图示的实施例中，可例如以布置于电芯202/302的整个表面的12个位置处的传感器206/306测量质心频率。在一些实施例中，可在矩阵350所示的不同浸泡时间下获得声学特征的测量值。在一些实施例中，可在某些制造步骤中获得声学特征的测量值，然后分别对各电解液填充程度下的整个电芯的声学特征测量值进行平均值计算。例如，可针对与矩阵350的某一列对应的某一浸泡时间，或针对某一制造步骤，测量各种电解液填充程度(矩阵350的行)下的电芯的声学特征。在一种实施例中，可将示出的每一电解液填充程度下的多个电芯(如8个电芯)的声学特征测量值平均。图中所绘为五种不同电解液填充程度的电芯402～410的不均匀性指数曲线。相应地，所示五条曲线402～410表示不均匀性指数随浸泡时间的变化情况。
在图400中，横轴(X轴)为时间标尺。图400所示的不同时间可对应于制造过程中的电芯后处理的不同阶段。在图示的示例中，第一阶段对应于将电解液填充至电芯中的电解液填充阶段。在一些实施形式中，在将电解液注入电芯之前，可以对电芯抽真空。在一些实施例中，填充阶段可包括多个此类电解液注入与抽真空步骤。电解液填充阶段可对应于X轴标示的“0小时”。以Y轴上的不均匀性指数的形式将电解液填充阶段的声学特征以曲线402～410示出。
第二阶段对应于允许电解液在电芯的各层内浸泡和分布的电解液浸泡阶段。电解液浸泡阶段可在X轴上从“0小时”跨至“24小时”，也称浸泡时间。以Y轴上的不均匀性指数的形式将电解液浸泡阶段的声学特征以曲线402～410示出。
第三阶段对应于通过将电芯低速循环而形成固体电解质界面膜(SEI)层的电芯化成。电芯化成阶段在X轴上示出为“化成”。在化成阶段，如锂离子电芯的化成阶段，溶剂或电解液发生分解，从而形成气体。如不均匀性指数曲线所示，随着气体的产生，声学特征(如质心频率或RMS幅度)的平均值下降。同样以Y轴上的不均匀性指数的形式将电芯化成阶段的声学特征以曲线402～410示出。
第四阶段对应于脱气与重新密封(可专门针对软包电芯)阶段。在该阶段中，除去化成阶段形成的气体，并将电芯重新密封。脱气时，可通过抽真空技术去除化成阶段生成的多余气体。对于软包电芯，可例如在脱气之后进行重新密封。脱气与重新密封阶段在X轴上示出为“重新密封”。在脱气与重新密封过程中，电解液往往会重新分布。相应地，可以看出，在X轴的“重新密封”时间点上，不均匀性指数微微上扬。
对于每条不均匀性指数曲线402～410，不同浸泡时间点上标示有误差棒。例如，图中专门针对不均匀性指数曲线402标出了误差棒402a～f。其他曲线404～410也给出了类似的误差棒，但未专门以标记进行标示。这些误差棒反映了在通过取各组(例如，上文所提到的8个电芯一组)电芯的声学特征的平均值以获得各浸泡时间下的曲线402的不均匀性指数时的不均匀性指数的最大值和最小值。这些误差棒能够在每一浸泡时间下的平均不均匀性指数可能存在的变化或偏差方面提供有用信息。
对于其他声学特征(如RMS幅度、初至时间、第一峰值、频率标准差等)，可通过类似方法计算不均匀性指数。在一些实施例中，不均匀性指数可以随整个电芯的不同位置上的声学特征分布的其他各个方面(除上文提到的STD和IQR之外)而变化。
总体而言，电芯的不均匀性指数越高，电芯越不均匀。例如，对于电解液分布状况而言，不均匀性指数越低，则可表明电芯越为均匀，反映出电解液在电芯内的均匀分布。因此，不均匀性指数可在电解液填充过程开始时以及电解液填充阶段进行过程中较高，但是在浸泡阶段，不均匀性指数随浸泡时间的增长而下降。如上所述，可以看出，不均匀性指数在电芯化成阶段依旧下降，但在随后的重新密封与脱气阶段可以有所上升。
在一些实施例中，可以设置阈值，以判断电芯不均匀性指数已达到足够低的值。在一些实施例中，该阈值可用于电解液浸泡阶段的电芯的分析。在一些实施例中，可针对随后的化成、脱气及重新密封阶段，分别设置不同阈值。
例如，图4A示出了代表浸泡阶段阈值的阈值条420。在浸泡阶段过程中，如果曲线402～410的不均匀性指数降至阈值条420下方，则相应电芯视为已被电解液均匀润湿。阈值可根据电芯得分趋近于稳定值的点估计得出，也可根据一组基准数据(包括先前已针对类似电芯收集的空间解析声学信号以及自其得出的特征与度量参数)确定。
图4B所示为表450，其包括利用图400推断出的不同电芯的理想润湿时间或浸泡时间的示例。这些推断结果可类似于如上所述从矩阵350得出的推断结果，但是却基于之不同的可视化方案(即图400中的降维不均匀性指数，对(vs.)矩阵350的二维空间图)。例如，从图400可以看出，电解液填充程度为70％的电芯的不均匀性指数曲线402在浸泡时间超出24小时以后仍呈现变化，因此针对电解液填充程度为70％的电芯的推断结果可以为：浸泡时间可能需要超出24小时。在另一实施例中，从图400可以看出，电解液填充程度为110％的电芯的不均匀性指数曲线402在浸泡时间为2小时至4小时时仅呈现些微变化，因此针对电解液填充程度为110％的电芯的推断结果可以为：4小时以内的浸泡时间可能便已足够。可以理解的是，这些结论与矩阵350针对类似电芯得出的结论相似。由此可见，任何可视化方案或其组合均可用于推断或估计电芯的浸泡时间等工艺步骤。
在一些实施例中，从矩阵350和/或图400/表450获得的信息可例如用于供工艺开发人员针对每一类型的电芯(如具有不同电解液填充状况、形状、几何结构、化学组成、电化学特性的电芯)快速高效地优化浸泡时间。该信息还可例如可帮助生产工程师线上检查每一电芯的润湿完成状况，提高浸泡步骤的平均生产量，更加容易地找出并解决工艺偏移(如果存在工艺偏移)等。
在一些实施例中，根据上述信息，可以辨别出电解液用量不足的工艺条件。由于电解液用量不足可能会对所有下游工艺步骤造成影响，因此在电芯生产工艺中，尽可能早的发现此种类型的缺陷或质量偏差是较为重要的一点。此外，通过识别此类缺陷，可以为构建将整个电芯上的声学特性的分布状况与最终性能特性相关联的统计模型提供一种途径。
在一些实施例中，从矩阵350的二维图和/或图400/表450的降维得分中得到的声学特征信息还可用于做出为工艺开发(如工艺参数、浸泡工艺等的调节)或生产过程(如具体电芯的具体浸泡时间、预测性维护等)中的后续操作提供信息的决定。
通过将上述声学特征信息用于电芯的检查和分析，还可为工艺开发中的固体电解质界面膜(SEI)形成方案的优化以及大批量生产过程中的SEI层质量的评价提供信息。如上所述，SEI层的形成发生于电芯低速循环(充放电)过程中。SEI层在整个电极有效区域上的均匀分布对于理想或最佳电芯性能的确保具有极其重要的意义。SEI层的均匀分布高度依赖于电解液润湿的均一性。因此，当电芯浸泡阶段结束时的不均匀性指数较高(表示润湿不均匀)时，SEI层的形成也不均匀。也就是说，分布不均的SEI层(即低质量SEI层)在图4A中“化成”时间点处将具有较高的不均匀性指数。
声学特征信息(如得自矩阵350的二维图和/或图400/表450的降维得分)还可用于消除或减小对大量的电芯老化(其中，对每个电芯的开路电压随时间的降低情况(即电芯的自放电速率)进行监测)的需求。
图5所示为根据一种例示电解液填充工艺的图500。图500可有助于开发和优化一种或多种电芯的电解液填充工艺。图500可通过对多个电芯(如软包电芯)进行一次或多次填充与抽真空循环后研究其声学响应特性的方式获得。填充与抽真空循环是指在软包电芯内填充电解液并随后在真空条件下密封。填充与抽真空循环可实现质量重现性，并能够安全地破开化成过程中形成的气泡。举例而言，可在多个相同的干态软包电芯内充入相同量的电解液后，进行多次填充与抽真空循环，然后利用上述技术研究其润湿时间过程中的声学响应特性。
在图500中，与两次填充/抽真空循环和三次填充/抽真空循环相关的工艺被示出。Y轴的声学“润湿状况得分”502为电解液均匀润湿所需时间提供度量标准，X轴以小时为单位的润湿时间506表示电解液润湿时间。均匀润湿所需时间是指润湿状况得分变得平坦或达到渐近线所花费的时间。例如，润湿状况得分502a所示为经历过两次填充/抽真空循环的软包电芯的均匀润湿所需时间曲线，而润湿状况得分502b所示为经历三次填充/抽真空循环的软包电芯的均匀润湿所需时间曲线。可以看出，三次填充/抽真空循环的润湿状况得分502b远短于两次填充/真空处理的润湿状况得分502a。因此，图500有力地表明，对软包电芯进行三次填充/抽真空有可能会改善电解液润湿时间并提高效率。
图500还示出了交流阻抗(ACR)504。ACR 504可通过波谱学方式获得，或者通过声学响应研究获得，该声学响应研究例如通过施加正弦交流激励信号等声学脉冲而测量电池的电阻和电容特性。ACR 504a表示经历了两次填充/抽真空循环的电芯在润湿时间506过程内的ACR研究结果图，ACR 504b表示经历了两次填充/抽真空循环的电芯在润湿时间506过程内的ACR研究结果图。在图示的实施例中，可以看出，ACR 504a和ACR 504b的研究结果无法提供充足的信息以确定经历了不同填充/抽真空循环工艺条件的电芯的理想润湿时间。因此，可以看出，与ACR 504相比，润湿状况得分502能够更好地指示浸泡时间。
图6所示为根据另一例示电解液填充工艺的图600。图600可有助于开发和优化一种或多种电芯的电解液填充工艺。图600可通过对多个相同电芯(如软包电芯)进行声学响应特性研究的方式获得，这些相同电芯通过相同的电解液填充工艺充入相同量的电解液，但多个相同电芯当中的至少两个之间采用不同的堆叠压力。堆叠压力是指在浸泡时间段(如24小时)和化成步骤中对软包电芯加压(例如，以弹簧压于两片亚克力之间)时的压力。例如，通过在两个相同电芯当中的一者上施加堆叠压力而另一者上不施加堆叠压力的方式获得图600。从润湿时间606内的化成后声学润湿状况得分602中，可以看出所述两个相同电芯之间的差异。举例而言，润湿状况得分602a表示施加堆叠压力的电芯(或称堆叠电芯)，而湿状况得分602b表示未施加堆叠压力的电芯(或称未堆叠电芯)。润湿状况得分602a和602b之间的差异表明，图示的两个电芯在化成容量上存在显著差异。
图6还示出了上述两电芯在润湿时间606内的ACR 604研究。可以看出，堆叠电芯的交流阻抗(ACR)604a与未堆叠电芯的ACR 604b并无显著差异。由此可见，堆叠压力可为识别能够改善润湿状况得分/电解液润湿时间且提高效率的工艺条件提供另一衡量参数。
图7所示为图表700，其示出在不同电解液润湿阶段基于对电芯的声学检查的制造条件差异720～728。第一批电芯41～44为在所研究的第一时间段(如特定的某日)内以相同方式涂布和堆叠的例示电芯。第二批电芯45～48为在随后的第二时间段(如次日)内组装(如组装于软包封装物内)的例示电芯。所有电芯41～48均在其制造过程中的浸泡702、化成704及化成后706等各个阶段内以上述技术进行声学测试。在一种说明性示例中，在第二时间段内组装的第二批电芯45～48因保存状况较差而观察到小的瑕疵。利用声学润湿状况得分720(在浸泡702阶段测得)确认两批电芯之间的差异后，将该差异与电芯寿命循环性能(达到70％初始容量的循环次数)的差异相关联。与此相比，现有技术的化成容量722、DC电阻724、自放电速率726或循环寿命728等标准电学方法无法如此容易地观察到此类差异。由此可见，通过以上述技术在浸泡过程中测量声学润湿状况得分720，能够提供其他方法722～728无法提供的具有显著意义且对行动有所指导的洞见。
另外，在浸泡过程中利用声学信号测量电芯质量，可以在电芯的开发和生产过程中提供如下有益特性：开发过程中的工艺参数的更快速优化；筛选以及识别出商业生产过程中的本应因质量低劣而废弃的电芯的能力，从而有可能提供在制造过程中对相应缺陷进行补救的机会。
因此，应该理解的是，本发明的各个例示方面包括各种用于执行本文所示的工艺、功能和/或算法的方法。例如，图8所示为根据本公开各个方面例如利用声学特征估计电芯质量、浸泡时间、工艺开发等各个方面的方法800。方法800可包括：确定电芯在两个或两个以上位置处的声学特征，这些声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段。传输通过电芯至少一个或一个以上部分的声学信号可包括传入电芯内的一个或一个以上声学信号或传入电芯内的声学信号的反射信号当中的一者或多者，而对所述声学信号的响应可包括对传输进入电芯内的声学信号的响应或对传输进入电芯内的声学信号的反射信号的响应当中的一者或多者。
例如，方法800的步骤802包括：在各个位置处收集声学波形(如接收信号116)。例如，传感器206/306可用于在一个或一个以上时间点上，收集电芯202/302的至少一个表面上的一个或一个以上位置处的响应信号。
步骤804包括：从所述声学波形中提取一个或一个以上声学信号特征。举例而言，各种算法(如FFT、统计函数等)可用于确定在时域、频域或时频两域的组合方面的声学信号特征。在一些实施例中，所述声学信号特征可包括根据传感器收集的声学信号波形确定的质心(平均)频率、初至时间、第一峰值、幅度及频率标准差等。
在一些实施例中，方法800包括：确定电芯的一个或一个以上位置处的声学特征，这些声学特征是基于在两个或两个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在两个或两个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述两个或两个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及基于电芯在一个或一个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。例如，如上所述，通过研究两个或两个以上时间点期间单点或单个位置处的声学特征(例如，在图3B中的两个或两个以上时间点372～380期间，研究其中一种填充程度352～360的二维图)，可用于确定电芯的特性。
在一些实施例中，方法800包括：确定电芯在两个或两个以上位置处的声学特征，这些声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及基于电芯在两个或两个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。例如，如上所述，通过研究在一个或一个以上时间点期间两个或两个以上位置处的声学特征(例如，在图3B中的一个或一个以上时间点372～380期间，研究至少一种填充程度352～360的二维图中的两个或两个以上点)，可用于确定电芯的特性。
在一些实施例中，在确定或估计电芯的一个或一个以上特性的步骤812之前，可以以任何顺序执行下述步骤806，808，810中的一个或一个以上。例如，在方法800的步骤812之前，可以执行步骤804和/或下述步骤806，808，810中的一个或一个以上。待采用的具体工艺步骤可根据本公开技术的具体需求或目标进行选择。因此，在更加详细描述下述步骤806，808，810之前，先对步骤812进行描述。
步骤812涉及基于在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。步骤812例如包括：利用从所述声学特征中获得的信息，估计出电芯的一个或一个以上特性。步骤812可进一步包括：就电芯的工艺步骤，执行得出结论、做出决定、作出改动等举措。这些举措可以为电芯质量、工艺开发、制造、浸泡时间等方面的举措。在上述实施例中，特别考虑的一点在于确定能够获得可接收的电解液分布状况的浸泡时间，因此浸泡时间的确定可以为步骤812所包括的其中一个举措。由于进入步骤812的依据可在于知悉从表面的各个位置处获得的声学信号特征，因此，在一种实施例中，方法800可从步骤804进入步骤812。
在一些实施例中，方法800可从步骤804进入步骤806。步骤806包括基于在两个或两个以上位置处的声学特征创建二维图，其中，基于在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征确定电芯的一个或一个以上特性包括：基于所述二维图确定电芯的一个或一个以上特性。例如，可生成声学信号特征的二维空间图，如图2B中空间分布200所示。
一些实施例进一步包括：利用两个或两个以上二维图创建矩阵，所述两个或两个以上二维图根据一个或一个以上电芯在两个或两个以上电解液填充程度下且在两个或两个以上时间点获得的声学特征创建。举例而言，可以确定处于不同填充程度的各电芯的空间图。此外，还可生成不同浸泡时间的空间图。因此，在一些实施例中，可将各空间图组织成矩阵350的形式。
在一些实施例中，方法800可从步骤806进入步骤808。步骤808可包括：对在两个或两个以上时间点上获得的声学特征应用降维算法。例如，可通过在二维图上应用降维算法，来确定降维得分。在一些实施例中，电芯的空间分布既可单独应用，也可与其他电芯的空间分布结合应用，以生成降维得分。例如，针对所研究的各个电芯(如具有不同电解液填充程度的电芯)可以生成不均匀性指数图400。在步骤508中，可通过各种降维算法(如主成分分析(PCA)、均匀流形逼近和投影(UMAP)、非负矩阵分解(NMF))等)获得降维度量值或分数。
在步骤810中，方法800可包括：针对电芯内的电解液分布，绘制降维得分随浸泡时间的变化图，其中，所述一个或一个以上特性包括电芯的理想浸泡时间，而降维得分包括不均匀性指数或电解液分布均匀性指数。可选地，降维得分可例如先以误差因子可选地放大，然后与阈值(如阈值420)相比较。在一些情形中，例如针对浸泡时间，所述比较结果可揭示不均匀性状态。在一些情形中，与基准电芯的得分的比较可用于确定潜在的偏差。所述基准电芯可以为具有类似特性和类型的电芯(例如，与被测电芯具有相同填充程度的电芯)。基准数据库可含有各种基准电芯的得分。基准数据库可存于与图1A所示的测试装置100通信的计算机(如110)内，或存于任何其他远程存储位置(如云存储装置)。
步骤812已在上文中进行了描述。前一步骤所提及的一个或一个以上时间点可属于以下时间点：包括电芯的浸泡、化成及自放电老化在内的工艺步骤当中的一个或一个以上步骤，或者电芯的一个或一个以上充放电循环。步骤812中对所述一个或一个以上特性的估计可通过使用任何合适算法实施，这些合适算法使用所述二维空间图和/或得分以及/或者之前步骤中所述的其比较结果。
在一些实施例中，所述一个或一个以上特性包括电芯质量、理想浸泡时间、工艺偏移或制造缺陷当中的一者或多者。所述制造缺陷可例如包括污染、干斑、空洞、电极和隔膜褶皱或破裂当中的一者或多者。
在一些实施例中，所述一个或一个以上特性可包括与拆解分析、化成容量、电化学阻抗谱(EIS)、自放电老化或充放电循环当中的一者或多者对应的电芯性能。例如，步骤812可进一步包括：基于所述一个或一个以上特性，确定电芯内的电解液填充的一个或一个以上工艺参数，该一个或一个以上工艺参数包括填充/抽真空循环次数、每一填充步骤的电解液填充量、真空压力、填充温度或电芯的电解液填充分布状况当中的一者或多者。
在一些实施例中，所述一个或一个以上特性可包括：根据该一个或一个以上特性，确定用于执行电芯上游工艺与材料优化的一个或一个以上预填充参数，该一个或一个以上预填充参数包括电极材料与组成比；电极孔隙率；隔膜类型、材料、孔隙率、涂层；电解液化学性质、电解液组成、电解液粘度、电极添加物或电解液添加物当中的一者或多者。
在一些实施例中，所述一个或一个以上特性可包括：根据该一个或一个以上特性，确定电芯内的电解液浸泡工艺的一个或一个以上浸泡参数，该一个或一个以上浸泡参数包括浸泡温度、浸泡时间、堆叠压力、浸泡过程中的电压(如突波、充电或保持)、电芯取向或电芯扰动(如辊压或振动)当中的一者或多者。
在一些实施例中，方法800可包括：将所述声学特征与基准声学特征组相比较，所述基准声学特征组得自基准电芯的两个或两个以上相应位置。在一些实施例中，电芯的一个或一个以上特性可进一步基于将所述声学特征与预设的相应阈值比较来确定一个或一个以上。
此外，步骤812中获得的估计结果可用于生成步骤814中的洞见，以下将对此进行进一步描述。例如，一项或多项洞见可基于所确定的一个或一个以上特性，这些洞见包括对工艺设计、工艺优化、工艺监测、控制或关于一个或一个以上电芯制造时的下游工艺的决策当中的一者或多者的提示。
在步骤814中，所述洞见可利用步骤812中获得的估计结果/举措/决定生成。此类洞见可用作指导电芯生产工艺的提示。例如，在工艺开发过程中，通过在电芯制造工艺的特定状态或特定轮次过程中研究电芯而获得的电芯特性(如理想浸泡时间等)的估计结果，可用于生成待在后续轮次中使用的相应洞见(如浸泡时间)。利用此类洞见，后续轮次的工艺设计可能会改变其浸泡时间，或者以其他方式通过整合此类洞见而修改其电芯设计工艺。在一些实施例中，自步骤814获得的洞见可用于监测产线的质量偏移。在一些电芯生产的实施例中，所述洞见可以为工艺控制提供实时反馈，以例如通过调整参数而调整任何初见苗头的偏差。在一些实施例中，所述洞见可(例如，基于润湿状况得分、电芯应浸泡的时间长度或已浸泡的电芯在进入步骤之前的老化时间长度等)在应如何在后续工艺步骤中开展电芯生产工艺的决策方面提供指导。
本领域技术人员可理解的是，信息和信号能够借助各种不同技术当中的任何一种技术得以体现。例如，上文中的各处提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号及芯片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示。
本领域技术人员还可理解的是，结合本文所公开的各个方面描述的各种说明性逻辑模块、模组、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此类互换性，各种说明性部件、模块、模组、电路及步骤在上文中总体以其功能进行了描述。此类功能是以硬件还是软件实施取决于具体应用和总体系统的设计约束。本领域技术人员可针对每种具体应用以各种方式实施上述功能，但此类实施方式的决定不应理解为脱离本发明的范围。
相应地，本发明的一个方面可包括一种实施对电芯内电解液填充分布状况进行分析的方法的计算机可读介质。因此，本发明不限于所给出的示例，任何能够实施本文所述功能的手段均包含于本发明的各个方面中。
虽然以上公开内容展现了本发明的各个说明性方面，但是应该注意的是，在不脱离由下附的权利要求限定的本发明范围的情况下，还可做出各种变化和改变。根据本发明各个方面的方法权利要求中的功能、步骤和/或动作无需以任何特定顺序实施。另外，虽然本发明的各要素在说明书和权利要求书中以单数含义说明，但是其包含复数含义，除非本文中明确限定为单数含义。
本公开的说明性示例包括：
例1：一种分析电芯的方法，该方法包括：确定在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及基于在电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。
例2：例1的所述方法，还包括：基于所述两个或两个以上位置处的声学特征创建二维图，其中，基于在电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征确定电芯的所述一个或一个以上特性包括：基于所述二维图，确定电芯的所述一个或一个以上特性。
例3：例1或例2当中的任何一者的方法，还包括：利用两个或两个以上二维图，创建矩阵，所述两个或两个以上二维图根据一个或一个以上电芯在两个或两个以上电解液填充程度下且在两个或两个以上时间点获得的声学特征创建。。
例4：例1至例3当中的任何一者的方法，还包括：对所述声学特征施加降维算法，以确定降维得分。
例5：例1至例4当中的任何一者的方法，还包括：针对电芯内的电解液分布绘制所述降维得分随浸泡时间的变化图，其中，所述一个或一个以上特性包括电芯的理想浸泡时间，所述降维得分包括不均匀性指数或电解液分布均匀性指数。
例6：根据例1至例5当中的任何一者的方法，其中，所述一个或一个以上时间点属于以下时间点：包括电芯的浸泡、化成及自放电老化在内的工艺步骤当中的一者或多者，或者电芯的一个或一个以上充放电循环中。
例7：根据例1至例6当中的任何一者的方法，其中，所述一个或一个以上特性包括电芯质量、理想浸泡时间、工艺偏移或制造缺陷当中的一者或多者。
例8：根据例1至例7当中的任何一者的方法，其中，所述制造缺陷包括污染、干斑、空洞、电极与隔膜的褶皱或破裂当中的一者或多者。
例9：根据例1至例8当中的任何一者的方法，其中，所述一个或一个以上特性包括与拆解分析、化成容量、电化学阻抗谱(EIS)、自放电老化或充放电循环当中的一者或多者相应的电芯性能。
例10：例1至例9当中的任何一者的方法，还包括：根据所述一个或一个以上特性确定针对电芯的电解液填充的一个或一个以上工艺参数，该一个或一个以上工艺参数包括针对电芯的填充/抽真空循环次数、每一填充步骤的电解液填充量、真空压力、填充温度或电解液填充分布状况当中的一者或多者。
例11：例1至例10当中的任何一者的方法，还包括：根据所述一个或一个以上特性确定用于执行电芯的上游工艺与材料优化的一个或一个以上预填充参数，该一个或一个以上预填充参数包括电极材料与组成比、电极孔隙率、隔膜材料、电解液化学性质、电解液组成、电解液粘度、电极添加物或电解液添加物当中的一者或多者。
例12：例1至例11当中的任何一者的方法，还包括：根据所述一个或一个以上特性确定电芯内的电解液浸泡工艺的一个或一个以上浸泡参数，该一个或一个以上浸泡参数包括浸泡温度、堆叠压力、浸泡期间电压、电芯取向或电芯扰动当中的一者或多者。
例13：根据例1至例12当中的任何一者的方法，其中，所述声学特征包括所述声学信号的飞行时间、质心(平均)频率、初至时间、第一峰值、幅度或频率标准差当中的一者或多者。
例14：根据例1至例13当中的任何一者的方法，其中，传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的所述声学信号包括传输进入电芯内的声学信号或传输进入电芯内的声学信号的反射当中的一者或多者。
例15：根据例1至例14当中的任何一者的方法，其中，所述声学信号的响应包括传输进入电芯内的声学信号的响应或传输进入电芯内的声学信号的反射的响应当中的一者或多者。
例16：根据例1至例15当中的任何一者的方法，其中，所述声学特征根据所传输的声学信号、所述响应或其组合的一个或一个以上时域特性、一个或一个以上频域特性或者一个或一个以上时频域特性确定。
例17：例1至例16当中的任何一者的方法，还包括：将所述声学特征与基准声学特征组相比较，所述基准声学特征组得自基准电芯的两个或两个以上相应位置。
例18：根据例1至例17当中的任何一者的方法，其中，电芯的一个或一个以上特性进一步通过将所述声学特征与预先设定的相应阈值比较而确定。
例19：根据例1至例18当中的任何一者的方法，其中，所述一个或一个以上特性包括电芯的固体电解质界面膜(SEI)层的质量。
例20：例1至例19当中的任何一者的方法，还包括：根据所确定的一个或一个以上特性确定一项或多项洞见，所述洞见包括针对工艺设计、工艺优化、工艺监测、控制或关于一个或一个以上电芯制造时的下游工艺的决策当中的一者或多者的提示。
例21：一种非暂时性计算机可读介质，其上存有计算机可读指令，该计算机可读指令在由一个或一个以上处理器执行时使得该一个或一个以上处理器：确定在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及基于在电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。
例22：一种系统，包括：一个或一个以上处理器；以及包括指令的存储器，所述指令在由所述一个或一个以上处理器执行时使得该系统：确定在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及根据在电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。
例23：一种根据例1至例22当中的任何一者的分析电芯的方法，该方法包括：确定在电芯的一个或一个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在两个或两个以上时间点期间传输通过电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在两个或两个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述两个或两个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及基于在电芯的所述一个或一个以上位置处的声学特征，确定电芯的一个或一个以上特性。

Claims (23)

1.一种分析电芯的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定在所述电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过所述电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及
基于在所述电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征，确定所述电芯的一个或一个以上特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于在所述两个或两个以上位置处的声学特征创建二维图，其中，基于在所述电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征确定所述电芯的一个或一个以上特性包括：基于所述二维图，确定所述电芯的所述一个或一个以上特性。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：利用两个或两个以上二维图，创建矩阵，所述两个或两个以上二维图根据一个或一个以上电芯在两个或两个以上电解液填充程度下且在两个或两个以上时间点获得的声学特征创建。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：对所述声学特征施加降维算法，以确定降维得分。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：针对电芯内的电解液分布绘制所述降维得分随浸泡时间的变化图，其中，所述一个或一个以上特性包括所述电芯的理想浸泡时间，所述降维得分包括不均匀性指数或电解液分布均匀性指数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或一个以上时间点属于以下时间点：包括电芯的浸泡、化成及自放电老化在内的工艺步骤当中的一者或多者，或者所述电芯的一个或一个以上充放电循环。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或一个以上特性包括电芯质量、理想浸泡时间、工艺偏移或制造缺陷当中的一者或多者。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述制造缺陷包括污染、干斑、空洞、电极与隔膜的褶皱或破裂当中的一者或多者。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或一个以上特性包括与拆解分析、化成容量、电化学阻抗谱、自放电老化或充放电循环当中的一者或多者对应的电芯性能。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述一个或一个以上特性确定电芯的电解液填充的一个或一个以上工艺参数，所述一个或一个以上工艺参数包括电芯的填充/抽真空循环次数、每一填充步骤的电解液填充量、真空压力、填充温度或电解液填充分布状况当中的一者或多者。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述一个或一个以上特性确定用于执行电芯的上游工艺与材料优化的一个或一个以上预填充参数，所述一个或一个以上预填充参数包括电极材料与组成比、电极孔隙率、隔膜材料、电解液化学性质、电解液组成、电解液粘度、电极添加物或电解液添加物当中的一者或多者。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述一个或一个以上特性确定电芯内的电解液浸泡工艺的一个或一个以上浸泡参数，所述一个或一个以上浸泡参数包括浸泡温度、堆叠压力、浸泡期间电压、电芯取向或电芯扰动当中的一者或多者。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声学特征包括所述声学信号的飞行时间、质心(平均)频率、初至时间、第一峰值、幅度或频率标准差当中的一者或多者。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输通过所述电芯的至少一个或一个以上部分的所述声学信号包括传输进入电芯内的声学信号或传输进入电芯内的声学信号的反射当中的一者或多者。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述声学信号的所述响应包括传输进入电芯内的声学信号的响应当中的一者或多者或传输进入电芯内的声学信号的反射的响应当中的一者或多者。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声学特征根据所传输的声学信号、所述响应或其组合的一个或一个以上时域特性、一个或一个以上频域特性或者一个或一个以上时频域特性确定。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述声学特征与一基准声学特征组相比较，所述基准声学特征组得自基准电芯的两个或两个以上相应位置。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电芯的一个或一个以上特性进一步通过将所述声学特征与预先设定的相应阈值比较而确定。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或一个以上特性包括所述电芯的固体电解质界面膜层的质量。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于所确定的一个或一个以上特性确定一项或多项洞见，所述洞见包括针对工艺设计、工艺优化、工艺监测、控制或关于一个或一个以上电芯制造时的下游工艺的决策当中的一者或多者的提示。
21.一种非暂时性计算机可读介质，其上存有计算机可读指令，其特征在于，所述计算机可读指令在由一个或一个以上处理器执行时使得所述一个或一个以上处理器：
确定在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过所述电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及
基于在所述电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征，确定所述电芯的一个或一个以上特性。
22.一种系统，其特征在于，包括：
一个或一个以上处理器；以及
包括指令的存储器，所述指令在由所述一个或一个以上处理器执行时使得所述系统：
确定在电芯的两个或两个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在一个或一个以上时间点期间传输通过所述电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在一个或一个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述一个或一个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及
基于在所述电芯的所述两个或两个以上位置处的声学特征，确定所述电芯的一个或一个以上特性。
23.一种分析电芯的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定在所述电芯的一个或一个以上位置处的声学特征，所述声学特征是基于在两个或两个以上时间点期间传输通过所述电芯的至少一个或一个以上部分的声学信号或基于在两个或两个以上时间点期间获得的对所述声学信号的响应当中的一者或多者，其中，所述两个或两个以上时间点对应于电芯内的电解液分布的一个或一个以上阶段；以及
基于在所述电芯的所述一个或一个以上位置处的声学特征，确定所述电芯的一个或一个以上特性。
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