一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法技术

本发明专利技术提供一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法，将锂离子电池进行充电测试和放电测试，记录容量、电池绝对电压、辅助极耳对与主极耳之间的差值和电压变化情况，对比不同位置处电压达到平稳状态的时间及处理得到的dV/dT曲线和dV/dQ曲线；根据所述dV/dT曲线和dV/dQ曲线，判断锂离子嵌入石墨的速率分布和锂析出量。操作方法简单，对电池没有任何损伤，数据精准可靠，实现对锂离子电池内部负极析锂均匀性的实时分析，可以为软包单体电池、模块设计和预估电池组的实际使用寿命提供关键的技术支持。关键的技术支持。关键的技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法


[0001]本专利技术实施例涉及锂离子电池
，尤其涉及一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新型绿色能源，近年来受到越来越多的关注，而随着锂离子电池运用范围的不断扩大，对于其运用条件的要求也愈加苛刻，随之而来的是锂电池行业必须解决的如何提升锂电池在低温下的循环性能和大倍率充电性能。商用锂离子电池负极材料，包括碳和硅基材料等由于反应电位与金属锂的沉积电位相近，在大倍率充电、低温或者过充电时，负极嵌锂空间不足或者嵌锂阻力过大，会导致负极表面发生析锂和形成锂枝晶，引起电池容量下降、寿命衰减以及短路等安全问题。因此锂离子电池析锂的检测和分析已经成为目前行业内的技术热点。
[0003]申请号为201810769863.3的专利提出了一种锂离子电池析锂临界条件的判定方法，在同一温度下采用不同倍率进行充电，记录负极电位与充电电流或充电倍率的关系，得到锂离子电池的临界析锂电池或临界析锂倍率。申请号为201810576440.X的专利提出了一种锂离子电池析锂的检测方法及系统，将锂离子电池充电电压和容量数据做微分处理，得到dV/dQ曲线，判断锂离子电池内部的析锂状态。申请号为201610367810.X的专利提出了一种比较锂离子电池在静置前后充放电循环的库伦效率数据，直接判断该锂离子电池内部是否发生析锂。
[0004]上述技术方案仅仅是对锂离子电池负极析锂后进行的相关分析，无法对锂离子电池内部析锂不均匀分布做出精准测试，动力锂离子电池市场要求锂离子电池设计尺寸不断增加，现有技术方案无法提供相关的技术支持，满足最新的市场需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决无法对锂离子电池内部析锂不均匀分布做出精准测试的问题，提出了一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法，搭建了一种多极耳锂离子电池，通过测量电池不同位置在低温下充放电的电压弛豫行为，研究锂离子电池内部不同位置的析锂情况，为分析锂离子电池内部析锂不均匀性，及大尺寸锂离子电池负极局部析锂临界条件提供重要的技术支持。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法，包括以下步骤：步骤S1：将锂离子电池进行充电测试和放电测试，记录容量、电池绝对电压、辅助极耳对与主极耳之间的差值和电压变化情况；步骤S2：对比不同位置处电压达到平稳状态的时间，以时间T为X轴，dV/dT为Y轴作图得dV/dT曲线；步骤S3：将dV/dT曲线进行微分处理，然后以放电容量Q为X轴，dV/dQ为Y轴作图，得到
dV/dQ曲线；步骤S4：根据所述dV/dT曲线和dV/dQ曲线，以放电容量Q为X轴，dV/dQ为Y轴，判断锂离子嵌入石墨的速率分布和锂析出量。
[0007]锂离子电池在大电流充放电后，电压稳定的持续时间取决于锂离子嵌入石墨的速率能力，插层的交换电流密度、石墨的固态扩散率、温度等参数，即使在锂金属含量相同的情况下，也能显著影响电压曲线。因此，利用同一包电池在某恒定温度下，利用电压平稳期比较该电池不同位置锂电镀量的方法是合理的。
[0008]所述将软包锂离子电池进行充电测试的步骤包括：步骤101：将软包锂离子电池低温处理；步骤102：以恒定的电流充电至指定电量, 保持开路一段时间；步骤103：观察并记录容量、电池绝对电压、辅助极耳对与主极耳之间的差值和电压变化情况。
[0009]所述将软包锂离子电池进行放电测试的步骤包括：步骤111：将软包锂离子电池低温处了；步骤112：以恒定的电流充电至指定电量后立即放电；步骤113：观察并记录容量、电池绝对电压、辅助极耳对与主极耳之间的差值和电压变化情况。
[0010]判断锂离子嵌入石墨的速率分布和锂析出量的步骤包括：步骤401：所述dV/dT曲线，X轴为时间，Y轴为dV/dT，任意X坐标作垂线与dV/dT曲线对应点相交，得到交点；过交点作dV/dT曲线的切线，求出切线斜率，即为锂离子嵌入石墨的速率，多次测量需要的X坐标对应的速率，获得锂离子嵌入石墨的速率分布；步骤402：根据dV/dQ曲线，任意X招标作垂线与曲线对应点相交，得到交点；过交点作水平线交与Y轴，得到与Y轴相交的点，取与Y轴相交的点对应的容量，根据公式:m锂(g) =Q*3600*6.94/96500，计算得到析出锂的质量。
[0011]作为优选，放电过程中，放电电流范围为0.3-1.0C，截止电压为2.7V。
[0012]作为优选所述低温环境温度范围为-10℃至5℃ ，充电测试步骤和放电测试步骤所选温度值和电流值保持一致。
[0013]作为优选，利用高精度模拟数据记录仪测量辅助极耳与主极耳之间的极耳差。
[0014]本专利技术利用自主设计一种多极耳软包电池，采用高精度模拟数据记录仪，研究了电池低温下不同倍率充放电的弛豫行为。对比不同位置处电压稳定时间及dV/dT和dV/dQ曲线，可以直观获得锂离子嵌入石墨的速率分布和锂析出量，获得电池尺寸对电池局部均匀性的影响。操作方法简单，对电池没有任何损伤，数据精准可靠，实现对锂离子电池内部负极析锂均匀性的实时分析，可以为软包单体电池、模块设计和预估电池组的实际使用寿命提供关键的技术支持。
附图说明
[0015]图1是一种多极耳大尺寸软包锂离子电池示意图；其中： 1、电芯主极耳 2、辅助极耳对 3、温度探头图2是软包锂离子电池析锂的检测方法的流程示意图。
[0016]图3是不同位置充电过程析锂质量表图4是放电过程不同位置电压达到平衡的时间图图5是充电过程不同位置电压达到平衡的时间图图6是放电过程dV-dT图图7是充电过程dV-dT图图8是多极耳电池不同位置放电过程dV/dQ图（嵌入部分为局部放大图）。
具体实施方式
[0017]实施例：一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法，该方法适用于一种多极耳大尺寸软包锂离子电池，请参阅附图1，为一种多极耳大尺寸软包锂离子电池示意图，一种多极耳大尺寸软包锂离子电池，包括电池主体、电芯主极耳和辅助极耳对，电芯主极耳位于同一侧；辅助极耳对对称分布在电池长度两侧，相邻辅助极耳间隔相等，电池主体包括正负极极片各一片，正极材料为层状过渡金属氧化物，负极材料为硅基材料，内置6个温度探头，温度探头位于辅助极耳对的中间位置。
[0018]辅助极耳对对称等距分布，分别标号为1#、2#、3#、4#、5#和6#，可以将需要测量的位置以阵列的方式排列，具有一定的规律，有利于测量数据的分析，从而使得分析的结果更加准确。
[0019]辅助极耳对所在位置为被测位置，温度探头位于辅助极耳对的中间位置，从温度探头测出的温度能反映辅助极耳对所在被测位置的温度，可以跟其他如电压和容量等参数进行同步处理。
[0020]请参阅图2，是软包锂离子电池析锂的检测方法的流程示意图，一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法，将锂离子电池进行充电测试和放电测试，记录容量、电池绝对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法，其特征在于，包括：步骤S1：将锂离子电池进行充电测试和放电测试，记录容量、电池绝对电压、辅助极耳对与主极耳之间的差值和电压变化情况；步骤S2：对比不同位置的电压达到平稳状态的时间，以时间T为X轴，dV/dT为Y轴，作图得dV/dT曲线；步骤S3：将dV/dT曲线进行微分处理，以放电容量Q为X轴，dV/dQ为Y轴，作图得到dV/dQ曲线；步骤S4：根据所述dV/dT曲线和dV/dQ曲线，判断锂离子嵌入石墨的速率分布和锂析出量。2.根据权利要求1所述的一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法，其特征在于，所述将软包锂离子电池进行充电测试的步骤包括：步骤101：将软包锂离子电池低温处理；步骤102：以恒定的电流充电至指定电量, 保持开路；步骤103：观察并记录容量、电池绝对电压、辅助极耳对与主极耳之间的差值和电压变化情况。3.根据权利要求2所述的一种大尺寸软包锂离子电池析锂及均匀性的评估方法，其特征在于，所述将软包锂离子电池进行放电测试的步骤包括：步骤111：将软包锂离子电池低温处理；步骤112：以恒定的电流充电至指定电量后立即放电；步骤113：观察并记录容量、电池绝对电压、辅助极耳对与主极耳之间的差值和电压变化情况。4.根据权利要求1或3所述的一种大尺寸软包锂离子电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫娇娇，资小林，许梦清，高明霞，
申请(专利权)人：万向集团公司，
类型：发明
国别省市：