CN1815798A - 一种提高锂离子动力电池安全性的方法 - Google Patents

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许松
朱坤庆
赵丰刚
曾毓群
陈卫
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Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，特指一种提高锂离子动力电池安全性的方法。电池芯主体上设置有正极、负极以及至少一个参比电极，通过参比电极监测正、负极的电位，并将检测的电位与安全电位进行比较，当检测电位超过安全电位后，则截断或减小电池电流。本发明可以通过参比电极来实现实时监控负极电位，这样就可以发现锂金属沉积的调节，当负极接近或者达到锂金属析出的条件时，就可以通过减小或截断充电电流，防止出现锂沉积。同理，参比电极还可以用来监测正极的电位，来防止过充。当正极电位达到或者接近电解液或者其中的组份的氧化电位时，可以通过减小或者截止充电电流来防止过充或电解液氧化，以提高电池的寿命。

Description

一种提高锂离子动力电池安全性的方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池技术领域，特指一种提高锂离子动力电池安全性的方法。
背景技术：
由于锂离子电池具有较高的能量密度，现在其具有广泛的动力型应用前景。例如，应用在电动车、混合动力车、电动自行车等产品上。目前，锂离子电池在安全方面碰到的主要困难是：采用碳材料作为负极的活性物质时，如果电池的一致性不够好，或经过长时间使用后，一致性变差，电池就容易在负极出现锂金属沉积，导致锂离子电池安全性能变差。对于锂金属沉积，需要一定的电位条件，即负极电位等于或低于锂/锂离子的电极电位。所以要防止锂金属的析出，就必须控制负极相对于锂的电位。而目前的锂离子电池均未有防止锂金属析出的装置。同时，锂电池在充电过程中，如果正极电位升高到一定数值，就会出现电解液或其中添加剂被氧化，造成电池性能变劣。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题就是要解决锂离子电池中锂金属析出及电池氧化问题，提供一种可提高锂离子动力电池安全性的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：电池芯主体上设置有正极、负极以及至少一个参比电极，通过参比电极监测正、负极的电位，并将检测的电位与安全电位进行比较，当检测电位超过安全电位后，则截断或减小电池电流。
本发明可以通过参比电极来实现实时监控负极电位，这样就可以发现锂金属沉积的条件，当负极接近或者达到锂金属析出的条件时，就可以通过减小或截断充电电流，防止出现锂沉积。
同理，参比电极还可以用来监测正极的电位，来防止过充。当正极电位达到或者接近电解液或者其中的组份氧化电位时，可以通过减小或者截止充电电流来防止过充或电解液氧化，以提高电池的寿命。
附图说明：
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明电池芯内部结构示意图。
具体实施方式：
本发明主要是在电池芯内加入参比电极，通过在使用过程中对参比电极的检测，测量锂离子电池负极电位，以防止锂离子电池负极出现锂金属沉积，以及防止正极的电解液氧化，实现锂离子电池的安全长时间使用。
见图1、2，本发明包括电池芯主体1，该电池芯1包括正极2、负极3以及设置于正负极之间的隔离膜4，电池芯1通常由多个正、负极和隔离膜叠加后，经包装形成。本发明就是在电池芯1内加设一个或多个参比电极5。
该参比电极5是在锂离子电池充放电过程中相对稳定的电极，例如采用锂金属电极或钛酸锂电池。制造时，须将该参比电极5与正负极2、3一样浸入电解液中，使之与正负极离子导通、电子绝缘。参比电极5可以位于正、负极2、3之间，也可以位于整个电池芯1内部的外侧，如图2所示。
使用本发明时，当将参比电极5作为检测负极电位时，通过检测负极3与参比电极5之间的电位，以判断负极3是否达到锂金属析出的电位条件。当达到锂析出的电位(安全电位的临界点)时，就可以通过减少或者截断电流来避免锂金属的大量沉积。当将参比5作为检测正极电位时，通过检测正极2与参比电极5之间的电位，以判断正极电位是否达到电解液或其中添加剂氧化的电位条件。当达到正极2达到氧化电位(安全电位临界点)时，就可以通过减少或截断充电电流来避免，以防止电池出现过充或者过氧化，避免电池性能劣化。
上述的电位比较以及减少或截断电池电流可通过控制电路实现，即在电池内设置一个控制电路，以控制电池的电流。

Claims (4)

1、一种提高锂离子动力电池安全性的方法，其特征在于：于电池芯主体(1)上设置有正极(2)、负极(3)以及至少一个参比电极(5)，通过参比电极(5)监测正、负极(2、3)的电位，并将检测的电位与安全电位进行比较，当检测电位超过安全电位后，则截断或减小电池电流。
2、根据权利要求1所述的一种提高锂离子动力电池安全性的方法，其特征在于：所述的参比电极(5)浸入电池的电解液中，并位于正、负极(2、3)之间。
3、根据权利要求1所述的一种提高锂离子动力电池安全性的方法，其特征在于：所述的参比电极(5)浸入电池的电解液中，并位于电池芯主体(1)内正、负极的外侧。
4、根据权利要求1～4中任意一条所述的一种提高锂离子动力电池安全性的方法，其特征在于：所述的参比电极采用锂离子电池充放电过程中稳定的锂金属或钛金属作为电极。
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