CN112180261A - 一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法 - Google Patents

一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，涉及锂离子动力电池检测技术领域，包括以下步骤：采用不同倍率电流对电池进行低温浮充放电循环，测定每次循环的充电恒流充入比和放电平均电压数据，绘制曲线图；将电池在低温下静置；提高浮充电压，将静置后的电池在低温下再进行低温浮充放电循环，测定每次循环的充电恒流充入比和放电平均电压数据，绘制曲线图；上述低温浮充放电循环均是采用“阶梯充电‑浮充‑恒流放电”三段充放电方式；对比低温静置前后的恒流充入比曲线图和放电平均电压曲线图，根据曲线波动范围判断电池是否析锂。本发明操作简单，不用拆解电池就能够较准确的判断锂离子电池是否析锂，可以迅速的建立电池析锂窗口。

Description

一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法
技术领域
本发明涉及锂离子动力电池检测技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法。
背景技术
锂离子电池以其高能量密度、长寿命以及自放电率低等优点成为当前电动汽车主要的能量来源。当锂离子电池在低温下使用时，石墨负极的锂离子可能会被还原为金属锂，发生析锂。电池发生析锂后，会引起容量的迅速下降；另一方面，析出的金属锂形成锂枝晶可能刺穿隔膜，诱发内短路，引起严重的安全事故，所以要提前判断锂离子电池是否析锂。目前常用的方法是通过在低温进行充放电循环几十周后拆解电池，通过负极界面来判断锂离子电池是否析锂，这种方法比较耗费人力。
此外，已有技术通过检测工具检测待测锂离子动力电池的金属外壳与负极端子间电压来判断锂离子动力电池内部是否出现析锂，以及通过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。以上两种判定方法的仅考虑单一因子来判断是否析锂，不一定准确。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，通过该方法能够准确判断磷酸铁锂电池是否存在析锂。
本发明提出的一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，包括以下步骤：
S1、采用不同倍率电流对电池进行低温浮充放电循环，测定每次循环的充电恒流充入比和放电平均电压数据，并绘制曲线图；其中，低温浮充放电循环是采用“阶梯充电-浮充-恒流放电”三段充放电方式；
S2、将完成低温浮充放电循环的电池在低温下静置；
S3、提高浮充电压，将静置后的电池在低温下再进行低温浮充放电循环，测定每次循环的充电恒流充入比和放电平均电压数据，并绘制曲线图；其中，低温浮充放电循环是采用“阶梯充电-浮充-恒流放电”三段充放电方式；
S4、对比低温静置前后S1和S3中的恒流充入比曲线图和放电平均电压曲线图，根据曲线波动范围判断电池是否析锂。
本发明中，上述S1和S3步骤中，当充电恒流充入比和放电平均电压的曲线出现相对平行的直线时，低温浮充放电循环完成。
优选地，低温的温度范围为：-30℃≤T＜5℃。
优选地，S3中的低温浮充放电循环的温度低于S1中的低温浮充放电循环的温度。
本发明S3步骤中，通过降低浮充温度，使得电池更易发生析锂。
优选地，低温浮充放电循环的浮充电压为3.4V≤V≤3.65V。
优选地，S3中的浮充电压要比S1中的浮充电压高至少0.1V。
本发明S3步骤中，在低温情况下提高电池的浮充电压，即保持电池处于高电位，电池很容易析锂，而电池一旦析锂后，将会产生一系列的副反应，通过提高浮充电压可以加速副反应的进行，最终会直观的反应到电池的恒流充入比和放电平均电压上，从而判断出电池是否析锂。
优选地，S1中，低温浮充放电循环的循环周数为25周，且S3中循环周数大于等于S1中的循环周数。
本发明S3步骤中，由于循环周数越长，析锂越明显，因此提高S3步骤中的循环周数。
优选地，S2中，当低温温度T的范围为：-30℃≤T2＜-10℃时，静置的时间为20h；当-10℃≤T＜0℃时，静置的时间为10h；当0℃≤T＜5℃时，静置的时间为5h。
优选地，充电恒流充入比的曲线波动范围和放电平均电压曲线波动范围均为0％～2％，如果两者都在波动范围内，则待测电池不析锂，如果两者其中之一超出波动范围，则待测电池可能析锂，如果两者都超出波动范围，则待测电池一定析锂。
有益效果：本发明提出了一种锂离子动力电池的析锂检测方法，是采用低温浮充放电循环，通过对比提高浮充电压前后的电池的充电恒流充入比和放电平均电压数据，综合两者的波动范围进行电池是否析锂；且低温浮充放电循环是采用“阶梯充电-浮充-恒流放电”三段充放电方式，该方式可以在测试过程中任意调节浮充电压值，建立不同浮充的电压范围对应是否析锂。本发明方法操作简单，不用拆解电池就能够较准确的判断锂离子电池是否析锂，可以迅速的建立电池析锂窗口，从而能为储能快速制定低温充电策略。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明实施例中的恒流充入比曲线图；
图3为本发明实施例中的放电平均电压曲线图。
具体实施方式
实施例
参照图1，本发明提出的一种磷酸铁锂电池析锂检测方法，包括以下步骤(以磷酸铁锂25Ah电池为例)：
S1、将磷酸铁锂电池在温度0℃下进行浮充循环，采用阶梯充电-浮充-恒流放电”三段充放电方式；
阶梯充电：以5A恒流充电至电压3.2V，转2.5A恒流充电至3.3V，转1.25A恒流充电至3.4V停止，然后静置10s；
浮充充电：以5A恒流充电至浮充电压3.5V，恒压至充电电流下降到0.01A，然后搁置6h，对电池进行0.5C放电，测定每次循环的充电恒流充入比数据和放电平均电压数据，循环25周，绘制恒流充入比曲线图L1和放电平均电压曲线图L2；
S2、将S1中完成低温浮充放电循环的磷酸铁锂电池在-20℃下静置20h；
S3、将S2中的锂离子电池在-20℃下进行浮充循环，采用阶梯充电-浮充-恒流放电”三段充放电方式；
阶梯充电：以5A恒流充电至电压3.2V，转2.5A恒流充电至3.3V，转1.25A恒流充电至3.4V停止，然后静置10；
浮充充电：以5A恒流充电至浮充电压3.6V，恒压至充电电流下降到0.01A，然后搁置6h，对电池进行0.5C放电，测定每次循环的充电恒流充入比数据和放电平均电压数据，循环25周，绘制恒流充入比曲线图L3和放电平均电压曲线图L4；
S4、对比S1和S3中获得的恒流充入比曲线图，通过比较发现S3中测定得到的充电恒流充入比数据在约42周出现突变，曲线波动范围>2％(如图1所示)，继续对S1和S3中获得的放电平均电压曲线图进行比较，发现S3中测定得到的放电平均电压数据在约42周出现突变，曲线波动范围>2％(如图2所示)，两者都超出波动范围，则该待测锂离子电池样品一定析锂。
S5、验证：拆解电池，发现严重析锂，说明该磷酸铁锂电池样品在低温下充电易析锂。可以验证该方法准确性较高。
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 (8)

1.一种磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用不同倍率电流对电池进行低温浮充放电循环，测定每次循环的充电恒流充入比和放电平均电压数据，并绘制曲线图；其中，低温浮充放电循环是采用“阶梯充电-浮充-恒流放电”三段充放电方式；
S2、将完成低温浮充放电循环的电池在低温下静置；
S3、提高浮充电压，将静置后的电池在低温下再进行低温浮充放电循环，测定每次循环的充电恒流充入比和放电平均电压数据，并绘制曲线图；其中，低温浮充放电循环是采用“阶梯充电-浮充-恒流放电”三段充放电方式；
S4、对比低温静置前后S1和S3中的恒流充入比曲线图和放电平均电压曲线图，根据曲线波动范围判断电池是否析锂。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，其特征在于，低温的温度范围为：-30℃≤T＜5℃。
3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，其特征在于，S3中的低温浮充放电循环的温度低于S1中的低温浮充放电循环的温度。
4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，其特征在于，低温浮充放电循环的浮充电压为3.4V≤V≤3.65V。
5.根据权利要求4所述的磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，其特征在于，S3中的浮充电压要比S1中的浮充电压高至少0.1V。
6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，其特征在于，优选地，S1中，低温浮充放电循环的循环周数为25周，且S3中循环周数大于等于S1中的循环周数。
7.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，其特征在于，S2中，当低温温度T的范围为：-30℃≤T＜-10℃时，静置的时间为20h；当-10℃≤T＜0℃时，静置的时间为10h；当0℃≤T＜5℃时，静置的时间为5h。
8.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池析锂检测方法，其特征在于，充电恒流充入比的曲线波动范围和放电平均电压曲线波动范围均为0％～2％，如果两者都在波动范围内，则待测电池不析锂，如果两者其中之一超出波动范围，则待测电池可能析锂，如果两者都超出波动范围，则待测电池一定析锂。
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