CN110058170A - 一种锂离子电池析锂无损表征方法 - Google Patents

一种锂离子电池析锂无损表征方法 Download PDF

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李东剑
李军飞
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池析锂无损表征方法，包括步骤：将待检测电池在常温下恒流放电至3.0V后第一次静置；将第一次静置后的电池恒流充电至4.2V后第二次静置；在第二次静置的时间段内实时采集待检测电池电压的变化数据，将电池电压的变化数据绘制电压随时间变化曲线图；若在第二次静置的时间段内待检测电池出现电压的二次下降，则判断待检测电池有析锂现象。本发明是通过监控电池在充电完成后电压随时间的变化曲线来判断电池是否存在析锂，不用拆解电池，对电池没有破坏。

Description

一种锂离子电池析锂无损表征方法
技术领域
本发明涉及新能源动力电池，尤其涉及一种锂离子电池析锂无损表征方法。
背景技术
锂离子电池在充电过程中，锂离子会从正极脱嵌并嵌入负极。但是当一些异常状况发生、并造成从正极脱嵌的锂离子无法嵌入负极的话，那么锂离子就只能析出在负极表面，从而形成一层灰色的物质，在电池电化学性能测试过程中也会进行低温测试、倍率测试。电池在充电过程受充放电环境和充放电制度的影响，往往会在负极表面出现析锂。负极析锂会造成电池容量的损失，甚至析锂太多会刺穿隔膜致使电池短路，造成电池安全隐患。对于电池析锂我们常规的方法是将电池拆解，然后观察电池界面的问题。虽然这种方法虽然较为直接，时间也较短暂，但是电池得到破坏，并且如果电池析锂量较少的话肉眼无法观察得到，析锂量大的话拆解电池时存在较大的安全风险。
专利号为201711141760.4的发明专利公开了一种锂离子电池析锂的检测方法，包括将待测锂离子电池预化成后进行搁置封口；对所述预化成后的锂离子电池通过以下步骤进行首次充电；一次搁置；大电流恒流充电；二次搁置；小电流恒流恒压充电；实时采集首次充电过程中的电压数据，若在小电流恒流恒压充电的过程中，某一阶段出现电压连续下降，则判定待测锂离子电池有析锂现象。该专利虽然也能在不破坏电池的情况下检测锂离子电池是否析锂，但检测方法与本发明不一样。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子电池析锂无损表征方法，本发明是通过监控电池在充电完成后电压随时间的变化曲线来判断电池是否存在析锂，本发明提供的方法不用拆解电池，不会对电池产生破坏。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种锂离子电池析锂无损表征方法，包括步骤：
S1，将待检测电池在常温下恒流放电至3.0V后第一次静置；
S2，将第一次静置后的电池恒流充电至4.2V后第二次静置；
S3，在第二次静置的时间段内实时采集待检测电池电压的变化数据，将电池电压的变化数据绘制电压随时间变化曲线图；
S4，若在第二次静置的时间段内待检测电池出现电压的二次下降，则判断待检测电池有析锂现象。
在第二次静置时间段内，锂离子电池内部会出现极化过程，未出现析锂的电池电压会迅速降低，然后趋于稳定不变，而出现析锂的电池电压首先会迅速降低，然后在锂回迁的过程中，电压会第二次下降，最后趋于稳定不变，通过锂电池电压在二次静置时间段内电压是否会二次下降来判断电池内部是否出现析锂。
进一步地，所述第一次静置时间至少为3min。
进一步地，所述第二次静置时间为1.5～4h，优选为4h。
进一步地，所述恒流放电的电流为0.4～0.6C，优选为0.5C
进一步地，所述采集电压变化数据的间隔时间20～30S，优选为25S。
进一步地，所述电压二次下将出现的时间段为第二次静置后的0.5～1.5h。
进一步地，所述电池正极材料为622三元镍钴锰酸锂。
进一步地，所述电池导电剂为SP(导电炭黑)和CNTs(碳纳米管)。
进一步地，所述电池粘结剂为PVDF(偏氟乙烯)和CMC(羧甲基纤维素钠)、SBR(丁苯橡胶)。
本发明的有益效果：
(1)能够监控充电之后电池是否出现析锂，保证电池的安全性能。
(2)不需要拆解电池，避免对电池的损坏。
(3)对于析锂较少的电池，拆解之后肉眼无法观察到界面是否出现析锂，该方法可以对该情况进行表征。
(4)可以对不同石墨的性能的评价提供依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1与实施例2在静置过程中的电压变化曲线图；
图2为本发明实施例3在静置过程中电压变化曲线图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种锂离子电池析锂无损表征方法，包括步骤：
S1，将待检测电池在常温下恒流放电至3.0V后第一次静置；
S2，将第一次静置后的电池恒流充电至4.2V后第二次静置；
S3，在第二次静置的时间段内实时采集待检测电池电压的变化数据，将电池电压的变化数据绘制电压随时间变化曲线图；
S4，若在第二次静置的时间段内待检测电池出现电压的二次下降，则判断待检测电池有析锂现象。
所述第一次静置的时间至少为3min，第二次静置的时间为1.5～4h，优选为4h，所述恒流放电电流为0.4～0.6C，优选为0.5C，所述采集电压变化数据的间隔时间为20～30S，优选为25S。
所述电压二次下将出现的时间段为第二次静置后的0.5～1.5h。
实施例1：
(1)软包电池两支A1、A3：正极材料为622三元镍钴锰酸锂，负极为Q石墨，导电剂为SP、CNTS，粘结剂为PVDF和CMC、SBR。
(2)两支电池A1、A3在常温下以0.5C恒流放电至3.0V，静置3min。
(4)A1电池以0.65C在25℃环境箱内恒流充电至4.2V，静置，监控电压随时间的变化，时间4h。
(3)A3电池以0.65C在-20℃环境箱内恒流充电至4.2V，静置，监控电压随时间的变化，时间4h。
实施例2：
(1)软包电池两支A2、A3：正极材料为622三元镍钴锰酸锂，负极为Q石墨，导电剂为SP、CNTS，粘结剂为PVDF和CMC、SBR。
(2)两支电池A2、A3在常温下以0.5C恒流放电至3.0V，静置3min。
(3)A2电池以0.1C在-20℃环境箱内恒流充电至4.2V，静置，监控电压随时间的变化，时间4h。
(4)A3电池以0.65C在-20℃环境箱内恒流充电至4.2V，静置，监控电压随时间的变化，时间4h。
实施例3：
(1)软包电池两支A3、A4：正极材料为622三元镍钴锰酸锂，A3负极为Q石墨，A4 负极为H石墨，导电剂为SP、CNTS，粘结剂为PVDF和CMC、SBR。
(2)两支电池A3、A4在常温下以0.5C恒流放电至3.0V，静置3min。
(3)A3电池以0.65C在-20℃环境箱内恒流充电至4.2V，静置，监控电压随时间的变化，时间4h。
(4)A4电池以0.65C在-20℃环境箱内恒流充电至4.2V，静置，监控电压随时间的变化，时间4h。
如图1所示，A1和A3两支电池是以不同的环境温度、相同的充电制度进行的测试，(A1电池测试温度25℃，0.65C电流充电，A2电池测试温度-20℃，0.65C电流充电)。
由A1和A3曲线可以看出，A1在0.5h以内电压就到达了稳定平台，0.5～1.5h内未出现电压的二次下降，而A3在0.5～1.5h内出现了电压的二次下降，且2h左右电压才达到稳定平台。说明A3在低温下充电过程中，由于温度较低、电化学活性较低，负极出现析锂，静置过程锂离子回嵌，出现了电压的二次下降。而A1温度较高未出现析锂，没有出现电压的二次下降，验证这种方法的可行性。A2在低温下环境下，但是充电电流倍率较小未未出现电压的二次下降，且0.5h内到达稳定电压平台期。
如图2所示，A3和A4是相同的环境、充电制度，但是负极采用的是两款不同的石墨，分别为Q石墨和H石墨，从图中可以看出A3和A4在0.5～1.5h内都出现电压的二次下降，但是A3电压二次下降的时间更长，2h才达到稳定电压平台，说明A3析锂量较多。也在侧面验证了，Q石墨在低温性能方面比H石墨差。
将电池A1、A2、A3和A4的负极极片拆解后，A1颜色金黄，没有出现析锂，A2颜色稍微发暗也未出现析锂，而A3、A4出现析锂，从图2中也能看出A3析锂量也较A4更多。
通过拆解电池可以验证上述图1、图2曲线中反映的特征，证明这种方法切实可行。
本发明工作原理：在第二次静置时间段内，锂离子电池内部会出现极化过程，未出现析锂的电池电压会迅速降低，然后趋于稳定不变，而出现析锂的电池电压首先会迅速降低，然后在锂回迁的过程中，电压会第二次下降，最后趋于稳定不变，通过锂电池电压在二次静置时间段内电压是否会二次下降来判断电池内部是否出现析锂。。
本发明通过锂离子电池电压变化曲线来判断是否存在析锂，该方法不用拆解电池，不会对电池产生破坏。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种锂离子电池析锂无损表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将待检测电池在常温下恒流放电至3.0V后第一次静置；
S2，将第一次静置后的电池恒流充电至4.2V后第二次静置；
S3，在第二次静置的时间段内实时采集待检测电池电压的变化数据，将电池电压的变化数据绘制电压随时间变化曲线图；
S4，若在第二次静置的时间段内待检测电池出现电压的二次下降，则判断待检测电池有析锂现象。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池析锂无损表征方法，其特征在于，所述第一次静置时间至少为3min。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池析锂无损表征方法，其特征在于，所述第二次静置时间为1.5～4h。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池析锂无损表征方法，其特征在于，所述恒流放电的电流为0.4～0.6C。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池析锂无损表征方法，其特征在于，所述采集电压变化数据的间隔时间20～30S。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池析锂无损表征方法，其特征在于，所述电池正极材料为622三元镍钴锰酸锂。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池析锂无损表征方法，其特征在于，所述电池导电剂为SP和CNTS。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池析锂无损表征方法，其特征在于，所述电池粘结剂为PVDF和CMC、SBR。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110918494A (zh) * 2019-11-22 2020-03-27 昆山聚创新能源科技有限公司 测试电池中金属杂质析出电压的方法及其应用
CN111060825A (zh) * 2019-12-09 2020-04-24 广州鹏辉能源科技股份有限公司 磷酸铁锂电池的检测方法
CN111983464A (zh) * 2020-07-20 2020-11-24 武汉数值仿真技术研究院有限公司 一种基于纯电动车用锂电池析锂测试方法
CN112180261A (zh) * 2020-09-16 2021-01-05 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法
CN112782582A (zh) * 2021-01-29 2021-05-11 远景动力技术(江苏)有限公司 一种锂离子电池负极析锂的检测方法
CN114062932A (zh) * 2021-11-30 2022-02-18 湖北亿纬动力有限公司 电池析锂检测方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106099230A (zh) * 2016-08-09 2016-11-09 清华大学 一种可预防析锂的锂离子电池快速充电方法
CN107024662A (zh) * 2017-03-10 2017-08-08 天津轻工职业技术学院 一种锂电池充放电性能与充放电机理的分析测试方法
EP3291355A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-07 Robert Bosch GmbH Charging strategy for preventing lithium plating in a lithium ion battery
CN108398649A (zh) * 2018-03-09 2018-08-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 析锂检测方法及装置
CN108572325A (zh) * 2018-04-28 2018-09-25 北京新能源汽车股份有限公司 一种电池析锂的检测方法、装置及测试设备
US20180316195A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 GM Global Technology Operations LLC Minimizing lithium plating in a lithium ion battery
CN108732506A (zh) * 2018-04-26 2018-11-02 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子动力电池析锂的检测方法
CN108872859A (zh) * 2017-05-16 2018-11-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池析锂的检测方法、电池管理***及电池***
CN108896913A (zh) * 2018-05-10 2018-11-27 燕山大学 一种锂离子电池健康状态的估算方法
CN109358290A (zh) * 2018-09-06 2019-02-19 深圳市比克动力电池有限公司 一种锂离子电池析锂的无损检测方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106099230A (zh) * 2016-08-09 2016-11-09 清华大学 一种可预防析锂的锂离子电池快速充电方法
EP3291355A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-07 Robert Bosch GmbH Charging strategy for preventing lithium plating in a lithium ion battery
CN107024662A (zh) * 2017-03-10 2017-08-08 天津轻工职业技术学院 一种锂电池充放电性能与充放电机理的分析测试方法
US20180316195A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 GM Global Technology Operations LLC Minimizing lithium plating in a lithium ion battery
CN108872859A (zh) * 2017-05-16 2018-11-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池析锂的检测方法、电池管理***及电池***
CN108398649A (zh) * 2018-03-09 2018-08-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 析锂检测方法及装置
CN108732506A (zh) * 2018-04-26 2018-11-02 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子动力电池析锂的检测方法
CN108572325A (zh) * 2018-04-28 2018-09-25 北京新能源汽车股份有限公司 一种电池析锂的检测方法、装置及测试设备
CN108896913A (zh) * 2018-05-10 2018-11-27 燕山大学 一种锂离子电池健康状态的估算方法
CN109358290A (zh) * 2018-09-06 2019-02-19 深圳市比克动力电池有限公司 一种锂离子电池析锂的无损检测方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110918494A (zh) * 2019-11-22 2020-03-27 昆山聚创新能源科技有限公司 测试电池中金属杂质析出电压的方法及其应用
CN110918494B (zh) * 2019-11-22 2021-04-02 昆山聚创新能源科技有限公司 测试电池中金属杂质析出电压的方法及其应用
CN111060825A (zh) * 2019-12-09 2020-04-24 广州鹏辉能源科技股份有限公司 磷酸铁锂电池的检测方法
CN111983464A (zh) * 2020-07-20 2020-11-24 武汉数值仿真技术研究院有限公司 一种基于纯电动车用锂电池析锂测试方法
CN111983464B (zh) * 2020-07-20 2023-02-10 武汉数值仿真技术研究院有限公司 一种基于纯电动车用锂电池析锂测试方法
CN112180261A (zh) * 2020-09-16 2021-01-05 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法
CN112180261B (zh) * 2020-09-16 2022-04-12 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法
CN112782582A (zh) * 2021-01-29 2021-05-11 远景动力技术(江苏)有限公司 一种锂离子电池负极析锂的检测方法
CN112782582B (zh) * 2021-01-29 2023-09-15 远景动力技术(江苏)有限公司 一种锂离子电池负极析锂的检测方法
CN114062932A (zh) * 2021-11-30 2022-02-18 湖北亿纬动力有限公司 电池析锂检测方法

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