WO2023070335A1 - 一种电化学装置析锂检测方法、系统及电化学装置 - Google Patents

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Abstract

一种电化学装置析锂检测方法、系统及电化学装置，包括对电化学装置进行间歇式充电操作，间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间，在每个充电期间中电化学装置的SOC增加单位幅度，单位幅度的范围为2％至5％，间断期间的时长范围为8秒至10秒；在间歇式充电操作过程中保持温度为预定温度T1；对于多个间断期间中的每个间断期间，获取该间断期间的电化学装置的SOC和内阻，基于获取的电化学装置的多个SOC和与多个SOC对应的电化学装置的多个内阻得到第一曲线，基于第一曲线的一阶微分曲线确定电化学装置的析锂SOC。提高了电化学装置析锂SOC的检测灵敏性，从而提高电化学装置在使用过程中的安全性。

Description

一种电化学装置析锂检测方法、系统及电化学装置 技术领域
本申请涉及电化学技术领域，具体涉及一种电化学装置析锂检测方法、系统及电化学装置。
背景技术
锂离子电池具有比能量密度大、循环寿命长、标称电压高、自放电率低、体积小、重量轻等许多优点，在消费电子领域具有广泛的应用。
近年随着来消费类电子产品，例如平板电脑、手机的高速发展，市场对锂离子电池的需求也越来越多。但锂离子电池在使用过程中由于副反应、撞击等原因，会发生析锂，容易造成电池短路产生安全风险，对电池的安全性造成影响。因此需要对锂离子电池进行析锂检测以发现锂离子电池的析锂风险。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电化学装置析锂检测方法、系统及电化学装置，以提高对电化学装置析锂SOC(State of Charge，荷电状态)的检测灵敏性。具体技术方案如下：
本申请的第一方面提供了一种电化学装置析锂检测方法，其中，所述方法包括对电化学装置进行间歇式充电操作，所述间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间，在每个所述充电期间中所述电化学装置的SOC增加单位幅度，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至10秒；在间歇式充电操作过程中，保持温度为预定温度T 1；对于所述多个间断期间中的每个间断期间，获取该间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻，基于所获取的电化学装置的多个SOC和与所述多个SOC对应的电化学装置的多个内阻，得到第一曲线，所述第一曲线表示所述电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线；和基于所述第一曲线的一阶微分曲线，确定所述电化学装置的析锂SOC。
本申请实施例的有益效果：本申请实施例通过控制间歇式充电操作中SOC增加的单位幅度和间断期间的时长，并协同控制电化学装置在间歇式充电操作中的温度保持为预定温度，提高了电化学装置析锂SOC的检测灵敏性，从而提高电化学装置在使用过程中的安全 性。
在本申请的一种实施方案中，所述对电化学装置进行间歇式充电操作的步骤包括以1.1C至1.9C的检测倍率对所述电化学装置进行间歇式充电操作。通过协同控制检测倍率和保温温度，能够使上述锂离子电池在检测过程中以合适的检测倍率进行充电，同时该温度范围下锂离子电池不会过早或过晚地出现析锂，提高了循环后锂离子电池的析锂SOC检测准确性。
在本申请的一种实施方案中，所述基于所述第一曲线的一阶微分曲线，确定所述电化学装置的析锂SOC的步骤包括对所述一阶微分曲线进行二阶微分，得到第二曲线；确定所述第二曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC为所述析锂SOC。
在本申请的一种实施方案中，所述方法还包括基于所述电化学装置的析锂SOC以及预先建立的SOC-充电电压映射关系，确定所述电化学装置的析锂起始电压，所述析锂起始电压为所述电化学装置出现析锂时的充电电压，无需通过复杂计算来确定电化学装置的析锂起始电压，使电化学装置析锂起始电压的确定过程更加简便。
在本申请的一种实施方案中，所述基于所述电化学装置的析锂SOC以及预先建立的SOC-充电电压映射关系，确定所述电化学装置的析锂起始电压的步骤包括获取所述电化学装置的第三曲线，所述第三曲线表示所述电化学装置在检测倍率下的SOC和充电电压对应的映射曲线；将所述检测倍率下确定的析锂SOC作为当前SOC，并在所述第三曲线中查找所述当前SOC对应的充电电压，作为所述析锂起始电压，无需通过复杂计算来确定电化学装置的析锂起始电压，使电化学装置析锂起始电压的确定过程更加简便。
在本申请的一种实施方案中，所述电化学装置包括磷酸铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的一种，其中所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至9秒；所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至10秒；所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至3％，所述间断期间的时长范围为9秒至10秒，更有针对性地对不同体系的电化学装置进行间歇式充电操作，能够更准确地得到不同体系的电化学装置的析锂SOC。其中，申请人通过研究发现，所述电化学装置选择磷酸铁锂体系或镍钴锰酸锂体系，采用本申请所提供的析锂检测方法，对于析锂状态的检测灵敏度更高。
在本申请的一种实施方案中，所述预定温度T 1的范围为20℃至30℃。能够减少因间 歇式充电操作中锂离子电池温度升高而带来的影响，从而进一步提高析锂SOC的检测温度。
本申请的第二方面提供了一种电池系统，其中，包括间歇式充电装置和析锂SOC分析装置，所述间歇式充电装置用于对电化学装置进行间歇式充电操作，所述间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间，在每个所述充电期间中所述电化学装置的SOC增加单位幅度，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至10秒；在间歇式充电操作过程中，保持温度为预定温度T 1；所述析锂SOC分析装置用于对于所述多个间断期间中的每个间断期间，获取该间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻，基于所获取的电化学装置的多个SOC和与所述多个SOC对应的电化学装置的多个内阻，得到第一曲线，所述第一曲线表示所述电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线；和基于所述第一曲线的一阶微分曲线，确定所述电化学装置的析锂SOC。本申请实施例通过控制间歇式充电操作中SOC增加的单位幅度和间断期间的时长，并协同控制电化学装置在间歇式充电操作中的温度保持为预定温度，提高了电化学装置析锂SOC的检测灵敏性，从而提高电化学装置在使用过程中的安全性。
在本申请的一种实施方案中，所述间歇式充电装置具体用于以1.1C至1.9C的检测倍率对所述电化学装置进行间歇式充电操作。通过协同控制检测倍率和保温温度，能够使上述锂离子电池在检测过程中以合适的检测倍率进行充电，同时该温度范围下锂离子电池不会过早或过晚地出现析锂，提高了循环后锂离子电池的析锂SOC检测准确性。
在本申请的一种实施方案中，所述析锂SOC分析装置具体用于对所述一阶微分曲线进行二阶微分，得到第二曲线；确定所述第二曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC为所述析锂SOC。析锂SOC分析装置可以集成在电池管理系统板的控制器单元中。
在本申请的一种实施方案中，所述系统还包括析锂起始电压确定装置，用于基于所述电化学装置的析锂SOC，以及预先建立的SOC-充电电压映射关系，确定所述电化学装置的析锂起始电压，所述析锂起始电压为所述电化学装置出现析锂时的充电电压，无需通过复杂计算来确定电化学装置的析锂起始电压，使电化学装置析锂起始电压的确定过程更加简便。
在本申请的一种实施方案中，所述析锂起始电压确定装置具体用于获取所述电化学装置的第三曲线，所述第三曲线表示所述电化学装置在检测倍率下的SOC和充电电压对应的映射曲线；将所述检测倍率下确定的析锂SOC作为当前SOC，并在所述第三曲线中查找 所述当前SOC对应的充电电压，作为所述析锂起始电压，无需通过复杂计算来确定电化学装置的析锂起始电压，使电化学装置析锂起始电压的确定过程更加简便。
在本申请的一种实施方案中，所述电化学装置包括磷酸铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的一种，其中，所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至9秒；所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至10秒；所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为9秒至10秒，更有针对性地对不同体系的电化学装置进行间歇式充电操作，能够更准确地得到不同体系的电化学装置的析锂SOC。其中，所述电化学装置选择磷酸铁锂体系或镍钴锰酸锂体系，采用本申请所提供的析锂检测方法，对于析锂状态的检测灵敏度更高。
在本申请的一种实施方案中，所述预定温度T 1的范围为20℃至30℃，能够减少因间歇式充电操作中锂离子电池温度升高而带来的影响，从而进一步提高析锂SOC的检测温度。
本申请实施例的第三方面提供了一种电化学装置，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令时，实现上述任一方面所述的方法步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种用电设备，所述用电设备包括第三方面所述的电化学装置。
本申请实施例提供了一种电化学装置析锂检测方法、系统及电化学装置，在间歇式充电操作过程中，保持温度为预定温度T 1，通过对电化学装置进行间歇式充电操作，获取该间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻，进而确定第一曲线，再基于第一曲线的一阶微分曲线确定电化学装置的析锂SOC。本申请实施例通过控制间歇式充电操作中SOC增加的单位幅度和间断期间的时长，并协同控制电化学装置在间歇式充电操作中的温度保持为预定温度，提高了电化学装置析锂SOC的检测灵敏性，从而提高电化学装置在使用过程中的安全性。当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请和现有技术的技术方案，下面对实施例和现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请一种实施方案的电化学装置析锂检测方法的流程示意图；
图2为本申请一种实施方案的第一曲线的示意图；
图3为本申请一种实施方案的一阶微分曲线的示意图；
图4为本申请的一种实施方案的第三曲线及一阶微分曲线的示意图；
图5为本申请一种实施方案的电池系统的结构示意图；
图6为本申请一种实施方案的电池系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图和实施例，对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，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所获得的所有其他技术方案，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的具体实施方式中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
本申请实施例提供了一种电化学装置管理方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
S101：对电化学装置进行间歇式充电操作，间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间，在每个充电期间中电化学装置的SOC(State of Charge，荷电状态)增加单位幅度，单位幅度的范围为2％至5％，间断期间的时长范围为8秒至10秒；在间歇式充电操作过程中，保持温度为预定温度T 1(其中，装置温度保持在T 1±0.5℃的范围内，即视为装置温度保持为T 1)。
本申请实施例的执行主体可以是BMS(Battery Management System，电池管理系统)。电化学装置工作过程中，电池管理系统可以对电化学装置进行管理，例如对电化学装置的充电和放电过程进行管理。电池管理系统可以集成在电化学装置中，也可独立于电化学装置，与电化学装置通信连接。
本申请实施例中，间歇式充电操作可以是指对电化学装置进行间歇式充电的过程。析锂SOC可以是指与电化学装置的析锂状态相关的SOC。例如，电池管理系统中的间歇式充电装置可以对电化学装置进行间歇式充电操作。本申请实施例对间歇式充电装置没有特别限制，只要能实现间歇式充电操作即可。间歇式充电装置可以是电池管理系统中的MCU(Microcontroller Unit，控制器单元)。
间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间，在每个充电期间中，电化学装置 的SOC增加单位幅度，即在每个充电期间以一定的幅度增加电化学装置的SOC。本申请实施例中，单位幅度的范围为2％至5％，即在每个充电期间以2％至5％的幅度增加电化学装置的SOC。示例性地，上述单位幅度为2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％或为期间的任意值。本申请发明人发现，当单位幅度过小时(例如小于2％)，由于每次充入的电量很少，在间断期电化学装置通常处于静置状态，因此会造成整个检测过程中电化学装置的静置次数增加，导致析锂SOC的检测时间变长，不利于检测效率的提高；当单位幅度过大时(例如大于5％)，则难以保证检测灵敏性。本申请实施例通过控制单位幅度的范围在上述范围内，能够在保持检测灵敏性的同时减少电化学装置静置的次数，提高检测效率。
本申请实施例中，间断期间的时长范围为8秒至10秒。示例性地，上述间断期间可以为8秒、8.5秒、9秒、9.5秒、10秒或为期间的任意值。本申请发明人还发现，当间断期间过短时，电化学装置的弛豫时间减少，充电期间和间断期间的电压差变化程度小，检测灵敏性下降；当间断期间过长时，电化学装置的弛豫过程随间断期间延长逐渐结束，充电期间和间断期间的电压差的变化程度减缓，检测灵敏性也会下降。本申请实施例通过控制间断期间在上述范围内，电化学装置的弛豫时间长，从而获取到充电期间和间断期间更大的电压差，即放大了电化学装置在充电期间和间断期间的电压差异，由于电化学装置的内阻是基于电压差和电流计算得来的，因此有利于提高电化学装置内阻的计算准确程度，从而提高析锂SOC的检测灵敏性。
本申请发明人还发现，在间歇式充电操作过程中通过对电化学装置进行保温处理，即，将电化学装置的温度保持在预定温度T 1，能够提高析锂SOC的检测灵敏性。本申请发明人研究发现，随着温度升高电化学装置越不容易析锂。在对电化学装置进行间歇式充电操作中，技术人员可能倾向于只关注单位幅度和间断期间时长对检测灵敏性的影响，而忽略了间歇式充电操作中电化学装置温度的变化。由于电化学装置的析锂与温度相关，虽然可以在检测时将电化学装置置于某一温度环境中，但随着间歇式充电操作的进行，电化学装置的温度会上升，对析锂SOC的检测灵敏性造成影响。基于此，本申请实施例将电化学装置的温度保持在预定温度T 1，能够减少因间歇式充电操作中电化学装置温度升高而带来的影响，从而进一步提高析锂SOC的检测灵敏性。本申请实施例对将电化学装置的温度保持在预定温度T 1的方法没有特别限制，例如，可以将电化学装置置于恒温装置中进行析锂SOC检测。本申请对恒温装置没有特别限制，例如可以是保温套、保温箱等。
S102：对于多个间断期间中的每个间断期间，获取该间断期间的电化学装置的SOC 和电化学装置的内阻，基于所获取的电化学装置的多个SOC和与多个SOC对应的电化学装置的多个内阻，得到第一曲线。
在间歇式充电操作中，可以基于检测到的充电电压和充电电流确定电化学装置的内阻。获取电化学装置的多个间断期间的SOC和内阻后，可以得到多个SOC和内阻组成的数据对，参考图2，可以以电化学装置的SOC为横坐标，以电化学装置的内阻为纵坐标，将这些数据对所代表的点填充在坐标系中，经拟合后得到第一曲线，第一曲线表示电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线。
可以理解的是，电化学装置的SOC和内阻数据采集的越密集，则得到的数据对越多，可以得到更加细致的第一曲线。本申请实施例中，并不一定需要获取所有间断期间的SOC和内阻，即“每个间断期间”可以是指已经采集了SOC和内阻数据的间断期间中的各个间断期间，而不是必须采集所有的间断期间的SOC和内阻数据，只要能采集到足够数量的SOC和内阻数据，得到第一曲线即可。利用数据进行曲线拟合的过程为本领域技术人员所熟知的，本申请实施例对比不做具体限定。
S103：基于第一曲线的一阶微分曲线，确定电化学装置的析锂SOC。
如图3所示，在一种示例中，对第一曲线进行一阶微分后得到了该第一曲线的一阶微分曲线，该一阶微分曲线表示电化学装置的内阻随SOC的变化率。由于一阶微分曲线表示内阻随SOC的变化率，当变化率在曲线平坦区域不出现异常降低时，表示无活性锂析出，当变化率在曲线平坦区域出现异常降低时，由于活性锂在负极表面析出并与负极接触，相当于负极石墨部分并联一个锂金属器件，使整个负极部分的阻抗降低，从而使电化学装置的阻抗在活性锂析出时出现异常降低，对应的，一阶微分曲线的平坦区域出现异常降低。参考图3，B点处是一阶微分曲线中首次出现斜率为负的点，即B点处一阶微分曲线的平坦区域首次出现异常降低，表明电化学装置在B点出现析锂倾向或已出现析锂，则可以将B点对应的SOC确定为析锂SOC。
上述析锂SOC可以不是实时测量出来的，而是根据间歇式充电操作中得到的充电电压、以及SOC-充电电压映射表查找得来的，该SOC-充电电压映射关系表可以预先存储在电池管理系统的存储介质中。BMS中可以预先保存一个SOC-充电电压映射表，SOC-充电电压映射表中记录有不同充电电压对应的电化学装置的SOC，例如，4.2V对应85％SOC，4.3V对应90％SOC。可见，基于充电电压和SOC-充电电压映射表便可以确定电化学装置的SOC。
本申请的一种实施方案中，以1.1C(倍率)至1.9C的检测倍率对电化学装置进行间歇式充电操作。本申请发明人发现，检测倍率和检测温度会对析锂SOC的检测准确性产生影响。具体而言，因检测倍率和检测温度的变化，电化学装置会过早或过晚产生析锂，导致析锂SOC准确性下降，尤其是循环后的电化学装置，例如经充放电循环600次至700次的电化学装置，其受检测倍率和温度的影响更大。当检测倍率过小时(例如小于1.1C)，无法有效检测出电化学装置的析锂SOC；由于这种循环后的电化学装置更易发生析锂，当检测倍率过大时(例如大于2C)，电化学装置的析锂过早出现，导致析锂SOC的检测准确程度下降。本申请实施例的检测倍率为1.1C至1.9C，间歇式充电操作过程中保持温度为预定温度T 1，通过协同控制检测倍率和保温温度，能够使上述电化学装置在检测过程中以合适的检测倍率进行充电，同时该温度范围下电化学装置不会过早或过晚地出现析锂，提高了循环后电化学装置的析锂SOC检测准确性。可以理解的是，当电化学装置容量一定时，其充电倍率与充电电流成正比，基于此，本申请实施例也可以以检测电流对电化学装置进行间歇式充电操作，这都是合理的。
本申请的一种实施方案中，基于第一曲线的一阶微分曲线，确定电化学装置的析锂SOC的步骤可以为：
i对一阶微分曲线进行二阶微分，得到第二曲线。可以理解的是，第二曲线为一阶微分曲线的二阶微分曲线。
ii确定第二曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC为析锂SOC。
如果第二曲线的纵坐标出现了小于零的情况，则将第二曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC确定为析锂SOC。本申请实施例中，第二曲线的纵坐标是二阶微分内阻，第二曲线的横坐标是荷电状态。
本申请的一种实施方案中，电池管理系统可以基于电化学装置的析锂SOC以及预先建立的SOC-充电电压映射关系，确定电化学装置的析锂起始电压。
本申请实施例中，电池管理系统的存储介质中可以预先存储SOC-充电电压映射关系表。当确定电化学装置的析锂SOC后，便可以基于该析锂SOC以及SOC-充电电压映射关系表，查找得到该析锂SOC对应的电压，即为析锂起始电压，无需通过复杂计算来确定电化学装置的析锂起始电压，使电化学装置析锂起始电压的确定过程更加简便。
本申请的一种实施方案中，基于电化学装置的析锂SOC以及预先建立的SOC-充电电 压映射关系，确定电化学装置的析锂起始电压的步骤包括：
获取电化学装置的第三曲线，第三曲线表示电化学装置在检测倍率下的SOC和充电电压对应的映射曲线；
SOC-充电电压映射关系可以通过图4上半部分所示的第三曲线体现，参考图4，第三曲线横坐标为SOC，纵坐标为充电电压，该第三曲线表示电化学装置在检测倍率(例如1.3C)下的SOC和充电电压对应的映射曲线。
将检测倍率下确定的析锂SOC作为当前SOC，并在第三曲线中查找当前SOC对应的充电电压，作为析锂起始电压。
电化学装置的内阻随SOC的变化率可以通过图4下半部分所示的一阶微分曲线体现。示例性地，该一阶微分曲线表示电化学装置在检测倍率(例如1.3C)下的内阻随SOC的变化率。如果确定出的析锂SOC如图4中点C所示为53％，则可以在图4所示的第三曲线中查找SOC为53％对应的充电电压，例如当在第三曲线中查找到的充电电压为4.23V时，该充电电压即为析锂起始电压，无需通过复杂计算来确定电化学装置的析锂起始电压，使电化学装置析锂起始电压的确定过程更加简便。
本申请实施例的电化学装置包括磷酸铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的一种。通常而言，在间歇式充电操作中，不同体系的电化学装置会对应不同的单位幅度和不同的间断期间时长。基于此：
在一种实施方案中，电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置，单位幅度的范围为2％至5％，间断期间的时长范围为8秒至9秒。
在一种实施方案中，电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置，单位幅度的范围为2％至3％，间断期间的时长范围为8秒至9秒。
在一种实施方案中，电化学装置为钴酸锂体系电化学装置，单位幅度的范围为2％至3％，间断期间的时长范围为9秒至10秒。
本申请实施例通过对不同体系的电化学装置设置不同的单位幅度和间断期间的时长，更有针对性地对不同体系的电化学装置进行间歇式充电操作，能够更准确地得到不同体系的电化学装置的析锂SOC。
本申请的一种实施方案中，预定温度T 1的范围为20℃至30℃，优选为25℃至30℃，能够减少因间歇式充电操作中电化学装置温度升高而带来的影响，从而进一步提高析锂 SOC的检测温度。
在一种实施方案中，生成第一曲线的步骤包括：
步骤a：获取电化学装置在第二时刻的第一电压、第一电流和第一SOC，以及电化学装置在第三时刻的第二电压和第二电流；
第二时刻为停止充电的时刻，可以获取电化学装置在第二时刻的电压、电流和SOC，即第一电压、第一电流和第一SOC，分别记为V 1、I 1和SOC 1。类似地，可以获取电化学装置在第三时刻的电压和电流，即第二电压和第二电流，分别记为V 2和I 2。
步骤b：计算电化学装置在间断期间的电压变化值和电流变化值。
间断期间的时长为第三时刻与第二时刻之间的时间间隔，电化学装置在间断期间的电压变化值为ΔV，ΔV＝V 2-V 1，电化学装置在间断期间的电流变化值为ΔI，ΔI＝I 2-I 1。
步骤c：基于电压变化值和电流变化值计算电化学装置在间断期间的第一内阻，将第一内阻和第一SOC作为第一曲线的其中一个数据对，其中，数据对为内阻与SOC的对应关系；
电化学装置在间断期间的第一内阻为R 1，R 1＝ΔV/ΔI。将R 1和SOC 1作为第一曲线的其中一个数据对。
按照上述相同的方法，可以得到多个数据对。
步骤d：基于计算得到的多个数据对，生成第一曲线。
以电化学装置的SOC为横坐标，以电化学装置的内阻为纵坐标，将这些数据对所代表的点填充在坐标系中，经拟合后得到第一曲线。本申请实施例得到第一曲线后，即可通过第一曲线确定电化学装置的析锂SOC，从而确定电化学装置产生析锂倾向的SOC。
本申请实施例提供了一种电化学装置析锂检测方法，在间歇式充电操作过程中，保持温度为预定温度T 1，通过对电化学装置进行间歇式充电操作，获取该间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻，进而确定第一曲线，再基于第一曲线的一阶微分曲线确定电化学装置的析锂SOC。本申请实施例通过控制间歇式充电操作中SOC增加的单位幅度和间断期间的时长，并协同控制电化学装置在间歇式充电操作中的温度保持为预定温度，提高了电化学装置析锂SOC的检测灵敏性，从而提高电化学装置在使用过程中的安全性。
本申请还提供了一种电池系统，如图5所示，该电池系统500包括间歇式充电装置501和析锂SOC分析装置502。间歇式充电装置501用于对电化学装置进行间歇式充电操作，间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间，在每个充电期间中电化学装置的SOC 增加单位幅度，单位幅度的范围为2％至5％，间断期间的时长范围为8秒至10秒；在间歇式充电操作过程中，保持温度为预定温度T 1；析锂SOC分析装置502用于对于多个间断期间中的每个间断期间，获取该间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻，基于所获取的电化学装置的多个SOC和与多个SOC对应的电化学装置的多个内阻，得到第一曲线，第一曲线表示电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线；基于第一曲线的一阶微分曲线，确定电化学装置的析锂SOC。
在一种实施方案中，间歇式充电装置具体用于：以1.1C至1.9C的检测倍率对电化学装置进行间歇式充电操作。
在一种实施方案中，析锂SOC分析装置具体用于：对一阶微分曲线进行二阶微分，得到第二曲线；确定第二曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC为析锂SOC。
在一种实施方案中，系统还包括析锂起始电压确定装置，用于基于电化学装置的析锂SOC，以及预先建立的SOC-充电电压映射关系，确定电化学装置的析锂起始电压，析锂起始电压为电化学装置出现析锂时的充电电压。
在一种实施方案中，析锂起始电压确定装置具体用于：获取电化学装置的第三曲线，第三曲线表示电化学装置在检测倍率下的SOC和充电电压对应的映射曲线；将检测倍率下确定的析锂SOC作为当前SOC，并在第三曲线中查找当前SOC对应的充电电压，作为析锂起始电压。
在一种实施方案中，电化学装置包括磷酸铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的一种，其中，电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置，单位幅度的范围为2％至5％，间断期间的时长范围为8秒至9秒；电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置，单位幅度的范围为2％至5％，间断期间的时长范围为8秒至10秒；电化学装置为钴酸锂体系电化学装置，单位幅度的范围为2％至5％，间断期间的时长范围为9秒至10秒。
在一种实施方案中，预定温度T 1的范围为20℃至30℃。
本申请实施例还提供了一种电池系统，如图6所示，该系统600包括控制器单元601和机器可读存储介质602，该系统600还可以包括接口603、电源接口604、整流电路605。其中，控制器单元601用于对锂离子电池505进行间歇式充电操作，获取该间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻，基于所获取的电化学装置的多个SOC和与多个SOC对应的电化学装置的多个内阻，得到第一曲线，基于第一曲线的一阶微分曲线，确定电化 学装置的析锂SOC；接口603用于与锂离子电池505电连接；电源接口604用于与外部电源连接；整流电路605用于对输入电流进行整流；机器可读存储介质602存储有能够被控制器单元执行的机器可执行指令，控制器单元601执行机器可执行指令时，实现上述任一实施方案所述的方法步骤。
本申请实施例还提供了一种电化学装置，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令时，实现上述任一实施方案所述的方法。
本申请实施例还提供了一种用电设备，包括上述实施方案的电化学装置。电化学装置为所述用电设备提供电能。示例性的用电设备包括笔记本电脑、手机等。
机器可读存储介质可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
对于电化学装置/用电设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
制备例1
镍钴锰酸锂体系锂离子电池的制备：
正极极片的制备：将正极活性材料镍钴锰酸锂、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比94∶3∶3混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，调配成固含量为75wt％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为12μm的铝箔的一个表面上，90℃条件下烘干，冷压后得到正极活性材料层厚度为100μm的正极极片，然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂覆有正极活性材料层的正极极片。将正极极片裁切成(74mm×867mm)的规格并焊接极耳后待用。
负极极片的制备：将负极活性材料人造石墨、乙炔黑、丁苯橡胶及羧甲基纤维素钠按 质量比96∶1∶1.5∶1.5混合，然后加入去离子水作为溶剂，调配成固含量为70wt％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，冷压后得到负极活性材料层厚度为150μm的单面涂覆负极活性材料层的负极极片，然后在该负极极片的另一个表面上重复以上涂覆步骤，得到双面涂覆有负极活性材料层的负极极片。将负极极片裁切成(74mm×867mm)的规格并焊接极耳后待用。
隔离膜的制备：以厚度为15μm的聚乙烯(PE)多孔聚合薄膜作为隔离膜。
电解液的制备：在含水量小于10ppm的环境下，将非水有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量比1∶1∶1混合，然后向非水有机溶剂中加入六氟磷酸锂(LiPF 6)溶解并混合均匀，得到电解液，其中，LiPF 6的浓度为1.15mol/L。
锂离子电池的制备：将上述制备的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件装入铝塑膜包装袋中，并在80℃下脱去水分，注入配好的电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序得到锂离子电池，锂离子电池的额定容量为5Ah。
制备例2
磷酸铁锂体系锂离子电池的制备：
正极极片的制备：将正极活性材料磷酸铁锂、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比94∶3∶3混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，调配成固含量为75％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为12μm的铝箔的一个表面上，90℃条件下烘干，冷压后得到正极活性材料层厚度为100μm的正极极片，然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂覆有正极活性材料层的正极极片。将正极极片裁切成(74mm×867mm)的规格并焊接极耳后待用。
负极极片的制备、隔离膜的制备、电解液的制备、锂离子电池的制备方法与制备例1相同。锂离子电池的额定容量为4Ah。
实施例1
<析锂SOC的检测>
取制备例1制得的锂离子电池共10颗，每颗锂离子电池按照如下间歇式充电操作步骤进行测试：锂离子电池经充放电循环600次后，放入保温套中，设定保温温度为25℃。对锂离子电池进行间歇式充电操作，间歇式充电操作的单位幅度为2％，间断期间的时长为8秒，检测倍率为1.5C，进行析锂检测，得到析锂检测结果。然后将上述10颗电池进 行拆解，观察实际的析锂情况，观察负极表面是否存在灰白色或白色固体物质，若无，表明锂离子电池未析锂；若有，则表明锂离子电池出现析锂。依据10颗锂离子电池实际的析锂情况及析锂检测结果，得到表1所示析锂检出率。
其中，析锂检出率＝准确检出析锂电池颗数/实际析锂电池颗数。
实施例2至实施例8
除了在间歇式充电操作中，如表1所示调整间歇式充电操作过程中的单位幅度、间断期间的时长、保温温度、检测倍率以外，其余与实施例1相同。
实施例9
除了锂离子电池经充放电循环700次以外，其余与实施例1相同。
实施例10
除了锂离子电池选用制备例2的锂离子电池，调整间断期间的时长为9秒以外，其余与实施例1相同。
对比例1
除了在<析锂SOC的检测>中调整间断期间的时长为3秒、不将锂离子电池放入保温套中以外，其余与实施例1相同。
对比例2
除了在<析锂SOC的检测>中调整间断期间的时长为3秒以外，其余与实施例1相同。
对比例3
除了在<析锂SOC的检测>中调整间断期间的时长为8秒、不将锂离子电池放入保温套中以外，其余与实施例1相同。
对比例4
除了在<析锂SOC的检测>中，锂离子电池经充放电循环700次以外，其余与对比例1相同。
表1
Figure PCTCN2021126507-appb-000001
Figure PCTCN2021126507-appb-000002
从实施例1和对比例1至对比例3可以看出，实施例1的析锂检出率与实际析锂率基本一致；而对比例1至对比例3中析锂检出率远低于实际析锂率。可见，通过协同控制间歇式充电过程中的单位幅度、间断期间的时长、检测倍率以及检测过程中锂离子电池的温度，表明锂离子电池的析锂检出情况和实际拆解观察的析锂情况基本一致，说明本申请的析锂检测方法能够有效检测出锂离子电池的析锂现象，析锂SOC的检测灵敏度得到提高。
从实施例1至实施例9可以看出，通过协同控制间歇式充电过程中的单位幅度、间断期间的时长、检测倍率以及检测过程中锂离子电池的温度在本申请范围内，析锂检出情况和实际拆解观察的析锂情况基本一致，说明本申请的析锂检测方法能够有效检测出锂离子电池的析锂现象，析锂SOC的检测灵敏度得到提高。
从实施例9和对比例4可以看出，对于不同循环次数的锂离子电池，例如实施例9循环700次的锂离子电池，其析锂检出率与实际析锂率基本一致；而对比例4中析锂检出率远低于实际析锂率。可见，对于不同循环次数的锂离子电池，本申请的析锂检测方法能够有效检测出锂离子电池的析锂现象。
从实施例1和实施例10可以看出，对于不同体系的锂离子电池(例如实施例1至9的镍钴锰酸锂体系锂离子电池以及实施例10的磷酸铁锂体系锂离子电池)，本申请的析锂检测方法也能够有效检测出锂离子电池的析锂现象，尤其是经过充放电循环后实际已发生 析锂的锂离子电池。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (16)

  1. 一种电化学装置析锂检测方法，其中，所述方法包括：
    对电化学装置进行间歇式充电操作，所述间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间，在每个所述充电期间中所述电化学装置的SOC增加单位幅度，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至10秒；在间歇式充电操作过程中，保持温度为预定温度T 1；
    对于所述多个间断期间中的每个间断期间，获取该间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻，基于所获取的电化学装置的多个SOC和与所述多个SOC对应的电化学装置的多个内阻，得到第一曲线，所述第一曲线表示所述电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线；和
    基于所述第一曲线的一阶微分曲线，确定所述电化学装置的析锂SOC。
  2. 根据权利要求1所述的电化学装置析锂检测方法，其中，所述对电化学装置进行间歇式充电操作的步骤包括：
    以1.1C至1.9C的检测倍率对所述电化学装置进行间歇式充电操作。
  3. 根据权利要求1所述的电化学装置析锂检测方法，其中，所述基于所述第一曲线的一阶微分曲线，确定所述电化学装置的析锂SOC的步骤包括：
    对所述一阶微分曲线进行二阶微分，得到第二曲线；
    确定所述第二曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC为所述析锂SOC。
  4. 根据权利要求2所述的电化学装置析锂检测方法，其中，所述方法还包括：
    基于所述电化学装置的析锂SOC以及预先建立的SOC-充电电压映射关系，确定所述电化学装置的析锂起始电压，所述析锂起始电压为所述电化学装置出现析锂时的充电电压。
  5. 根据权利要求4所述的电化学装置析锂检测方法，其中，所述基于所述电化学装置的析锂SOC以及预先建立的SOC-充电电压映射关系，确定所述电化学装置的析锂起始电压的步骤包括：
    获取所述电化学装置的第三曲线，所述第三曲线表示所述电化学装置在所述检测倍率下的SOC和充电电压对应的映射曲线；
    将所述检测倍率下确定的析锂SOC作为当前SOC，并在所述第三曲线中查找所述当前SOC对应的充电电压，作为所述析锂起始电压。
  6. 根据权利要求1所述的电化学装置析锂检测方法，其中，所述电化学装置包括磷酸 铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的一种，其中，
    所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至9秒；
    所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至10秒；
    所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至3％，所述间断期间的时长范围为9秒至10秒。
  7. 根据权利要求1所述的电化学装置析锂检测方法，其中，所述预定温度T 1的范围为20℃至30℃。
  8. 一种电池系统，其中，包括：间歇式充电装置和析锂SOC分析装置，
    所述间歇式充电装置用于对电化学装置进行间歇式充电操作，所述间歇式充电操作包括多个充电期间和多个间断期间，在每个所述充电期间中所述电化学装置的SOC增加单位幅度，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至10秒；在间歇式充电操作过程中，保持温度为预定温度T 1；
    所述析锂SOC分析装置用于对于所述多个间断期间中的每个间断期间，获取该间断期间的电化学装置的SOC和电化学装置的内阻，基于所获取的电化学装置的多个SOC和与所述多个SOC对应的电化学装置的多个内阻，得到第一曲线，所述第一曲线表示所述电化学装置的SOC和内阻对应的映射曲线；和
    基于所述第一曲线的一阶微分曲线，确定所述电化学装置的析锂SOC。
  9. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述间歇式充电装置具体用于：
    以1.1C至1.9C的检测倍率对所述电化学装置进行间歇式充电操作。
  10. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述析锂SOC分析装置具体用于：
    对所述一阶微分曲线进行二阶微分，得到第二曲线；
    确定所述第二曲线首次出现纵坐标小于零的点对应的SOC为所述析锂SOC。
  11. 根据权利要求9所述的系统，其中，所述系统还包括析锂起始电压确定装置，用于基于所述电化学装置的析锂SOC，以及预先建立的SOC-充电电压映射关系，确定所述电化学装置的析锂起始电压，所述析锂起始电压为所述电化学装置出现析锂时的充电电压。
  12. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述析锂起始电压确定装置具体用于：
    获取所述电化学装置的第三曲线，所述第三曲线表示所述电化学装置在所述检测倍率下的SOC和充电电压对应的映射曲线；
    将所述检测倍率下确定的析锂SOC作为当前SOC，并在所述第三曲线中查找所述当前SOC对应的充电电压，作为所述析锂起始电压。
  13. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述电化学装置包括磷酸铁锂体系电化学装置、镍钴锰酸锂体系电化学装置或钴酸锂体系电化学装置中的一种，其中，
    所述电化学装置为磷酸铁锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至9秒；
    所述电化学装置为镍钴锰酸锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为8秒至10秒；
    所述电化学装置为钴酸锂体系电化学装置，所述单位幅度的范围为2％至5％，所述间断期间的时长范围为9秒至10秒。
  14. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述预定温度T 1的范围为20℃至30℃。
  15. 一种电化学装置，其中，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令时，实现权利要求1-7任一项所述的方法。
  16. 一种用电设备，其中，包括如权利要求15所述的电化学装置。
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