CN111766518B - 一种锂离子电池可逆析锂的定量测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池可逆析锂的定量测定方法，包括以下步骤：取定容后的待测锂离子电池，先采用恒流转恒压的充电方式进行充电，然后对电池施加大小为I0的小电流进行恒流放电，记录放电期间电压随时间的变化，将得到的V～t曲线进行二阶微分处理，得到dV/dt～t曲线，再根据该曲线的拐点时间t0，计算电池在充电过程中的可逆析锂量。本发明不仅可以实现对锂离子电池析锂的无损检测，而且可以对可逆析锂的含量进行定量，实现对锂离子电池析锂程度的无损评价。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池检测技术领域，尤其涉及一种锂离子电池可逆析锂的定量测定方法。
背景技术
动力电池技术的不断进步，使得新能源行业得到了快速发展。随着技术的进步以及人们工作及生活需求的不断变化，对动力电池的性能提出了更高的要求。其中，快充成为人们对锂离子电池性能的期待之一。但是锂离子电池在大倍率充电、低温充电或经过循环后极化增大等情况下都容易出现析锂，而析锂会加速电池的容量衰减，使得电池内阻增加，并且锂枝晶有可能刺破隔膜导致内部短路，造成安全问题。以上情况都会加速锂离子电池的老化，导致电池性能降低、失效，甚至可能出现更加严重的后果。
目前，对于析锂的检测，无损检测正在逐步取代拆解法，无损检测不需对电池进行不可逆的拆解，就能获取电池析锂的情况。例如申请号201810194583.4名为《析锂检测方法及装置》的专利，通过在待测电池的放电过程中，采集电压信号，然后，根据所述电压信号，获取所述待测电池的放电曲线，所述放电曲线表征电压与放电时长之间的关系，从而，根据所述放电曲线，获取所述待测电池的电压波动曲线，所述电压波动曲线表征电量对电压的二阶导数与电压之间的关系，进而，根据所述电压波动曲线，检测所述待测电池是否发生析锂。例如申请号为201210312700.5名为《一种锂离子动力电池析锂的检测方法》的中国发明专利、申请号为201710342850.3名为《电池析锂的检测方法、电池管理***及电池***》，上述专利公开的检测方法在不拆解锂离子电池的情况下，通过获取合适的电学参数，然后对电学参数进行分析，继而能够得到锂离子电池的析锂情况。
上述检测方法均能在无损条件下反应锂离子电池内部的析锂情况，但均为定性分析，但不能检测析锂量，不能评价析锂的严重程度。因此，开发一种定量或者半定性分析析锂量的方法，对评价析锂程度尤为重要。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂离子电池可逆析锂的定量测定方法。
本发明提出的一种锂离子电池可逆析锂的定量测定方法，包括以下步骤：
S1、取定容后的待测锂离子电池，采用恒流转恒压的充电方式进行充电；
S2、对步骤S1充电后的电池施加大小为I0的小电流进行恒流放电，记录放电期间电压随时间的变化，得到V～t曲线；
S3、对V～t曲线进行二阶微分处理，得到dV/dt～t曲线，记录该曲线的拐点时间t0；
S4、根据拐点时间t0计算电池在充电过程中的可逆析锂量。
优选地，所述可逆析锂量的计算方法为：可逆析锂量Q＝I0·t0。
优选地，所述步骤S1中，采用恒流转恒压的充电方式充电至70％SOC～100％SOC；
优选地，所述步骤S1中，先恒流充电至50％SOC～70％SOC，测得电压值为V1，然后以大小为V1的电压恒压充电至70％SOC～100％SOC。
优选地，所述步骤S1中，恒流充电的电流大小为0.2C～2C。
优选地，所述I0为1/50C～1/5C。
优选地，所述待测锂离子电池充电、放电的温度为-30℃～0℃。
优选地，所述步骤S1中，定容的具体条件为：在0.5C倍率下定容3周。
本发明的有益效果如下：
本发明先将待测锂离子电池进行充电，然后对电池施加一个小的电流I0进行放电，在放电过程中，在析出在负极表面的锂耗尽之前，V～t曲线为嵌入石墨的锂和析出在负极表面的锂脱嵌的混合电势叠加特征曲线；当析出在负极表面的锂耗尽后，此时V～t曲线为嵌入石墨的锂脱嵌的特征曲线。因此，对放电过程得到的V～t曲线进行二阶微分处理，得到的dV/dt～t曲线中的拐点时间t0即为负极表面的可逆析锂氧化耗尽的时间。由于在小电流放电时，负极电位较低(约为0～0.2V)，析出在负极表面的锂优先发生氧化，因此在小电流放电时，在析出在负极表面的锂耗尽之前，放电电流的大小约等于析出在负极表面的锂的脱嵌电流的大小。因此，根据公式可逆析锂量Q＝I0·t0，即可计算待测锂离子电池的可逆析锂量。本发明的方法不仅可以实现对锂离子电池析锂的无损检测，而且可以对可逆析锂的含量进行定量，实现对锂离子电池析锂程度的无损评价。
附图说明
图1为实施例1的V～t曲线。
图2为实施例1的dV/dt～t曲线。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
S1、取定容后的待测锂离子电池，电池容量为1.1Ah，在-20℃条件下，先对电池施加大小为1C的电流进行恒流充电，充电至50％SOC，测得电压值为3.78V，然后对电池施加大小为3.78V的电压进行恒压充电至70％SOC；
S2、对充电后的电池施加大小为1/20C的小电流进行恒流放电，记录放电期间电压随时间的变化，得到V～t曲线，如图1所示；
S3、对V～t曲线进行二阶微分处理，得到dV/dt～t曲线，如图2所示，记录该曲线的拐点时间为0.24h；
S4、计算电池在充电过程中的可逆析锂量，可逆析锂量Q＝(1.1/20)A×0.24h＝13.2mAh。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种锂离子电池可逆析锂的定量测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取定容后的待测锂离子电池，采用恒流转恒压的充电方式进行充电；
S2、对步骤S1充电后的电池施加大小为I0的小电流进行恒流放电，记录放电期间电压随时间的变化，得到V～t曲线，所述I0为1/50C～1/5C；
S3、对V～t曲线进行二阶微分处理，得到dV/dt～t曲线，记录该曲线的拐点时间t0；
S4、根据拐点时间t0计算电池在充电过程中的可逆析锂量；所述可逆析锂量的计算方法为：可逆析锂量Q=I0·t0。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池可逆析锂的定量测定方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用恒流转恒压的充电方式充电至70%SOC～100%SOC。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池可逆析锂的定量测定方法，其特征在于，所述步骤S1中，先恒流充电至50%SOC～70%SOC，测得电压值为V1，然后以大小为V1的电压恒压充电至70%SOC～100%SOC。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池可逆析锂的定量测定方法，其特征在于，所述步骤S1中，恒流充电的电流大小为0.2C～2C。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池可逆析锂的定量测定方法，其特征在于，所述待测锂离子电池充电、放电的温度为-30℃～0℃。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池可逆析锂的定量测定方法，其特征在于，所述步骤S1中，定容的具体条件为：0.5C倍率下定容3周。
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