CN114122500A - 电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置 - Google Patents

电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114122500A
CN114122500A CN202111404936.7A CN202111404936A CN114122500A CN 114122500 A CN114122500 A CN 114122500A CN 202111404936 A CN202111404936 A CN 202111404936A CN 114122500 A CN114122500 A CN 114122500A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrochemical device
soc
state
parameter
equal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111404936.7A
Other languages
English (en)
Inventor
韩翔龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Poweramp Technology Ltd
Original Assignee
Dongguan Poweramp Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Poweramp Technology Ltd filed Critical Dongguan Poweramp Technology Ltd
Priority to CN202111404936.7A priority Critical patent/CN114122500A/zh
Publication of CN114122500A publication Critical patent/CN114122500A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/04—Hybrid capacitors
    • H01G11/06—Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本申请提供了电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置。电化学装置包括正极极片，正极极片包括正极活性材料层，正极活性材料层包括含锰材料。电化学装置满足如下特征：对电化学装置进行充电操作，响应于电化学装置处在第一状态的时间t＞0，在充电操作中获取与电化学装置相关的数据，并且基于与电化学装置相关的数据确定与电化学装置的安全状态有关的参数，其中，在第一状态下，电化学装置处于非充电和非放电的静置状态，且电化学装置的荷电状态(SOC)满足:5％≤SOC≤35％。本申请通过在充电操作时获取与电化学装置相关的数据，进而确定与电化学装置的安全状态有关的参数，如此能够及时确定电化学装置的安全状态。

Description

电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置。
背景技术
随着电化学装置(例如，锂离子电池)的发展和进步，对其安全性能提出了越来越高的要求。目前，在改善电化学装置的安全性能方面，目前多是对电化学装置的具体结构和材料上进行改进。除了对结构和材料的改进，也期望其他方面的改进以提升电化学装置的安全性能。
发明内容
本申请的一些实施例提供了一种电化学装置，该电化学装置包括正极极片，正极极片包括正极活性材料层，正极活性材料层包括含锰材料。电化学装置满足如下特征：对电化学装置进行充电操作，响应于电化学装置处在第一状态的时间t＞0，在充电操作中获取与电化学装置相关的数据，并且基于与电化学装置相关的数据确定与电化学装置的安全状态有关的参数，其中，在第一状态下，电化学装置处于非充电和非放电的静置状态，且电化学装置的荷电状态(SOC)满足:5％≤SOC≤35％。
在一些实施例中，与电化学装置的安全状态有关的参数包括第一参数，在第i时刻，第一参数采用如下方式确定：在第i-n时刻，获取电化学装置的当前荷电状态SOC(i-n)和当前电压D(i-n)，其中，i＞n，n≥1；第i时刻，获取电化学装置的当前荷电状态SOCi和当前电压Di；确定第i时刻，电化学装置的第一参数M为：Mi＝(SOCi-SOC(i-n))/(Di-D(i-n))，其中，D的单位为V，M的单位为1/V。
在一些实施例中，电化学装置进一步满足如下特征：在第i时刻，响应于5％≤SOCi≤35％，Di＞B，3.88V≤B≤4.2V，并且Mi≤-1000时，进行充电保护。
在一些实施例中，含锰材料包括锰酸锂或磷酸铁锂中的至少一种。
本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括上述电化学装置。
本申请的一些实施例提供了一种电化学装置的控制方法，该控制方法包括：对电化学装置进行充电操作；响应于电化学装置处在第一状态的时间t＞0，在充电操作中获取与电化学装置相关的数据，其中，在第一状态下，电化学装置处于非充电和非放电的静置状态，且电化学装置的荷电状态(SOC)满足:5％≤SOC≤35％；基于与电化学装置相关的数据确定与电化学装置的安全状态有关的参数。
在一些实施例中，与电化学装置的安全状态有关的参数包括第一参数，在第i时刻，第一参数采用如下方式确定：在第i-n时刻，获取电化学装置的当前荷电状态SOC(i-n)和当前电压D(i-n)，其中，i＞n，n≥1；第i时刻，获取电化学装置的当前荷电状态SOCi和当前电压Di；确定第i时刻，电化学装置的第一参数M为：Mi＝(SOCi-SOC(i-n))/(Di-D(i-n))，其中，D的单位为V，M的单位为1/V。
在一些实施例中，该控制方法还包括：在第i时刻，响应于5％≤SOCi≤35％，Di＞B，3.88V≤B≤4.2V，并且Mi≤-1000时，进行充电保护。
本申请的另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现电化学装置的上述控制方法。
本申请的另一实施例提供了一种充电装置，包括处理器和计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令时，实现电化学装置的上述控制方法。
本申请通过在电化学装置处于第一状态之后，在充电操作时获取与电化学装置相关的数据，进而确定与电化学装置的安全状态有关的参数，如此能够及时确定电化学装置的安全状态。
附图说明
图1示出了实施例1的电化学装置的第一参数M相对于SOC的曲线图。
图2示出了实施例2的电化学装置的第一参数M相对于SOC的曲线图。
图3示出了实施例2的电化学装置的电压相对于SOC的曲线图。
图4示出了实施例3的电化学装置的第一参数M相对于SOC的曲线图。
图5示出了实施例3的电化学装置的电压相对于SOC的曲线图。
图6示出了实施例4的电化学装置的第一参数M相对于SOC的曲线图。
图7示出了实施例4的电化学装置的电压相对于SOC的曲线图。
图8为本申请的一些实施例的充电装置的结构示意图。
图9为本申请的一些实施例的***的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
本申请的一些实施例提供了一种电化学装置，该电化学装置包括正极极片，正极极片包括正极活性材料层，正极活性材料层包括含锰材料(例如，锰酸锂(LMO))。在一些实施例中，当在正极活性材料层中包括含锰材料时，在存储过程中(高温/常温)存在Mn溶出的问题，Mn溶出会破坏负极固态电解质界相膜(SEI)以及在负极沉积，在充电过程中在负极会出现析锂。在存储后再次充电过程中，因为极化的原因导致电化学装置的电压快速上升，然后随着温升/析锂导致极化降低，电压下降，发生析锂的电化学装置在高温下存储之后容易出现起火现象。
在一些实施例中，电化学装置满足如下特征：对电化学装置进行充电操作，响应于电化学装置处在第一状态的时间t＞0，在充电操作中获取与电化学装置相关的数据。即，在电化学装置处于第一状态的时间t＞0之后进行充电操作时，获取与电化学装置相关的数据。在一些实施例中，在第一状态下，电化学装置处于非充电和非放电的静置状态，且电化学装置的荷电状态(SOC)满足:5％≤SOC≤35％。在该第一状态下，电化学装置的含锰材料容易发生Mn溶出的问题，进而在充电过程中容易发生析锂，电化学装置析锂容易引发安全问题。在一些实施例中，基于与电化学装置相关的数据确定与电化学装置的安全状态有关的参数。
本申请通过在电化学装置处于第一状态之后，在充电操作时获取与电化学装置相关的数据，进而确定与电化学装置的安全状态有关的参数，如此能够及时确定电化学装置的安全状态。
在一些实施例中，与电化学装置的安全状态有关的参数包括第一参数，在第i时刻，第一参数采用如下方式确定：在第i-n时刻，获取所述电化学装置的当前荷电状态SOC(i-n)和当前电压D(i-n)，其中，i＞n，n≥1，并且i和n可以均为正整数；第i时刻，获取电化学装置的当前荷电状态SOCi和当前电压Di；确定第i时刻的所述电化学装置的第一参数M为：Mi＝(SOCi-SOC(i-n))/(Di-D(i-n))，即，Mi为第i时刻的荷电状态和第i-n时刻的荷电状态的差除以第i时刻的电压和第i-n时刻的电压的差。
在一些实施例中，在第i时刻，响应于5％≤SOCi≤35％，Di＞B，3.88V≤B≤4.2V，并且Mi≤-1000时，进行充电保护。在充电过程中，在SOC较低时，电化学装置的电压通常也较低，并且随着充电过程的进行而逐渐升高。在第i时刻，如果5％≤SOCi≤35％，电压Di却明显偏大(例如，Di＞B)并且两个时刻的荷电状态的差明显小于电压的差(例如，Mi≤-1000)，表明此时电化学装置存在异常，通过进行充电保护，可以提升电化学装置的安全性能并且避免安全事故的发生。在一些实施例中，充电保护包括以下中的至少一个：停止电化学装置的充电操作；发送停止电化学装置的充电操作的提示信息，以降低安全风险。
本申请可以在不对电化学装置的的结构和材料进行更改的情况下提升电化学装置的安全性能。本申请利用电化学装置在存储后极化增大，在充电初期导致电压异常反弹(充电之初电压高于SOC对应的电压)，后续因为析锂等缘故电压回落，导致充电过程中电压降低的现象，通过确定电化学装置的安全状态，及时进行充电保护，防止析锂的电化学装置的继续使用导致的起火问题。
在一些实施例中，正极活性材料层包括锰酸锂或磷酸铁锂中的至少一种。在一些实施例中，电化学装置可以包括电极组件，电极组件包括正极极片、负极极片、设置在正极极片和负极极片之间的隔离膜。
在一些实施例中，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性材料层。在一些实施例中，除了含锰材料(例如，锰酸锂、镍钴锰酸锂等)之外，正极活性材料层还可以包括钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、镍酸锂或镍钴铝酸锂中的至少一种。在一些实施例中，正极活性材料层还可以包括导电剂。在一些实施例中，正极活性材料层中的导电剂可以包括导电炭黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。在一些实施例中，正极活性材料层还可以包括粘结剂，正极活性材料层中的粘结剂可以包括羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种。在一些实施例中，正极活性材料层中的正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比可以为(80至99)：(0.1至10)：(0.1至10)。在一些实施例中，正极活性材料层的厚度可以为10μm至500μm。应该理解，以上所述仅是示例，正极活性材料层可以采用任何其他合适的材料、厚度和质量比。
在一些实施例中，正极集流体可以采用Al箔，当然，也可以采用本领域常用的其他集流体。在一些实施例中，正极集流体的厚度可以为1μm至50μm。在一些实施例中，正极活性材料层可以仅涂覆在正极的集流体的部分区域上。
在一些实施例中，负极极片包括负极集流体和负极活性材料层。在一些实施例中，负极活性材料层可以位于负极集流体的一侧或两侧上。在一些实施例中，负极活性材料层中还可以包括负极活性材料、导电剂和粘结剂。在一些实施例，负极活性材料可以包括石墨、硅基材料中的至少一种。在一些实施例中，硅基材料包括硅、硅氧材料、硅碳材料或硅氧碳材料中的至少一种。在一些实施例中，负极活性材料层中的导电剂可以包括导电炭黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。在一些实施例中，负极活性材料层中的粘结剂可以包括羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种。在一些实施例中，负极活性材料层中的负极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比可以为(78至98.5)：(0.1至10)：(0.1至10)。应该理解，以上所述仅是示例，可以采用任何其他合适的材料和质量比。在一些实施例中，负极集流体可以采用铜箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种。
在一些实施例中，隔离膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。在一些实施例中，隔离膜的厚度在约3μm至20μm的范围内。
在一些实施例中，隔离膜表面还可以包括多孔层，多孔层设置在隔离膜的至少一个表面上，多孔层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、氧化锡(SnO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、碳化硅(SiC)、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。在一些实施例中，隔离膜的孔具有在约0.01μm至1μm的范围的直径。多孔层的粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。隔离膜表面的多孔层可以提升隔离膜的耐热性能、抗氧化性能和电解质浸润性能，增强隔离膜与极片之间的粘结性。
在一些实施例中，电化学装置包括锂离子电池，但是本申请不限于此。在一些实施例中，电化学装置还包括电解液，电解液包括氟醚、氟代碳酸乙烯酯或醚腈中至少一种。在一些实施例中，电解液还包括锂盐，锂盐包括双(氟磺酰基)酰亚胺锂和六氟磷酸锂，锂盐的浓度为1mol/L至2mol/L，且双(氟磺酰基)酰亚胺锂和六氟磷酸锂的质量比为0.06至5。在一些实施例中，电解液还可以包括非水溶剂。非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合。
碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。
链状碳酸酯化合物的实例为碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。所述环状碳酸酯化合物的实例为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)或者其组合。所述氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯或者其组合。
羧酸酯化合物的实例为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯、甲酸甲酯或者其组合。
醚化合物的实例为二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃或者其组合。
其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、和磷酸酯或者其组合。
本申请的实施例还提供了包括上述电化学装置的电子装置。本申请实施例的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，电子装置可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、无人机、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
本申请的一些实施例还提供了一种电化学装置的控制方法，该控制方法包括：步骤1，对电化学装置进行充电操作；步骤2，响应于电化学装置处在第一状态的时间t＞0，在充电操作中获取与电化学装置相关的数据，其中，在第一状态下，电化学装置处于非充电和非放电的静置状态，且电化学装置的荷电状态(SOC)满足:5％≤SOC≤35％；步骤3，基于与电化学装置相关的数据确定与电化学装置的安全状态有关的参数。
在一些实施例中，该电化学装置包括正极极片，正极极片包括正极活性材料层，正极活性材料层包括含锰材料(例如，锰酸锂(LMO))。
本申请通过在电化学装置处于第一状态之后，在充电操作时获取与电化学装置相关的数据，进而确定与电化学装置的安全状态有关的参数，如此能够及时确定电化学装置的安全状态。
在一些实施例中，与电化学装置的安全状态有关的参数包括第一参数，在第i时刻，第一参数采用如下方式确定：在第i-n时刻，获取所述电化学装置的当前荷电状态SOC(i-n)和当前电压D(i-n)，其中，i＞n，n≥1；第i时刻，获取所述电化学装置的当前荷电状态SOCi和当前电压Di；确定第i时刻，所述电化学装置的第一参数M为：Mi＝(SOCi-SOC(i-n))/(Di-D(i-n))。即，Mi为第i时刻的荷电状态和第i-n时刻的荷电状态的差除以第i时刻的电压和第i-n时刻的电压的差。
在一些实施例中，在第i时刻，响应于5％≤SOCi≤35％，Di＞B，3.88V≤B≤4.2V，并且Mi≤-1000时，进行充电保护。在充电过程中，在SOC较低时，电化学装置的电压通常也较低，并且随着充电过程的进行而逐渐升高。在第i时刻，如果5％≤SOCi≤35％，电压Di却明显偏大(例如，＞B)并且两个时刻的荷电状态的差明显小于电压的差(例如，Mi≤-1000)，表明此时电化学装置存在异常，通过进行充电保护，可以提升电化学装置的安全性能并且避免安全事故的发生。在一些实施例中，充电保护包括以下中的至少一个：停止电化学装置的充电操作；发送停止电化学装置的充电操作的提示信息，以降低安全风险。
在本申请的一些实施例中，电化学装置的电极组件为卷绕式电极组件、堆叠式电极组件或折叠式电极组件。在一些实施例中，电化学装置的正极极片和/或负极极片可以是卷绕或堆叠式形成的多层结构，也可以是单层正极、隔离膜、单层负极叠加的单层结构。
在本申请的一些实施例中，以锂离子电池为例，将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或堆叠成电极组件，之后装入例如铝塑膜中进行封装，注入电解液，化成、封装，即制成锂离子电池。然后，对制备的锂离子电池进行性能测试。
本领域的技术人员将理解，以上描述的电化学装置(例如，锂离子电池)的制备方法仅是实施例。在不背离本申请公开的内容的基础上，可以采用本领域常用的其他方法。
下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子电池作为示例。
实例例1
正极极片的制备：将镍钴锰酸锂、锰酸锂、导电炭黑、碳纳米管、聚偏二氟乙烯(PVDF)按照重量比9.6：86.4：0.8：0.8：2.4进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在16μm的正极集流体铝箔上，涂覆厚度为80μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4小时，得到正极极片。
负极极片的制备：将人造石墨、丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠(CMC)按重量:97.7：1.0：1.3的比例溶于去离子水中，形成负极浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极集流体，将负极浆料涂覆于负极的集流体上，涂覆厚度为50μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥12小时，得到负极极片。
隔离膜的制备：隔离膜为7μm厚的聚丙烯(PP)。
电解液的制备：在干燥的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸亚丙酯(PC)：丙酸丙酯：碳酸亚乙烯酯(VC)按照质量比20：30：20：28：2进行混合，溶解并充分搅拌后加入锂盐LiPF6，混合均匀后获得电解液，其中LiPF6的浓度为1mol/L。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极和负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。
***化电源管理***(BMS)自动监控电化学装置的状态，当电化学装置处于静置状态时(不放电/不充电)，BMS启动监控并记录静置时间，当电化学装置处于5％～35％SOC，静置时间40天，BMS启动预警功能并持续监控时间和电压；当电化学装置再次进行充电时，BMS不断记录电压，当检测到电压≥4.0V且SOC处于5％～35％时，计算第一参数M，当M＜-30000时，判定电化学装置存在析锂风险，BMS进行充电保护。图1示出了实施例1的电化学装置的第一参数M相对于SOC的曲线图。
实例例2
正极极片的制备：将磷酸铁锂、锰酸锂、导电炭黑、碳纳米管、聚偏二氟乙烯(PVDF)按照重量比28.8：67.2：0.8：0.8：2.4进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在16μm的正极集流体铝箔上，涂覆厚度为80μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4小时，得到正极极片。
负极极片的制备：将人造石墨、Si、丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠(CMC)按重量:92.8：4.9：1.0：1.3的比例溶于去离子水中，形成负极浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极集流体，将负极浆料涂覆于负极的集流体上，涂覆厚度为50μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥12小时，得到负极极片。
隔离膜的制备：隔离膜为7μm厚的聚乙烯(PE)。
电解液的制备：在干燥的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸亚丙酯(PC)：丙酸丙酯：碳酸亚乙烯酯(VC)按照质量比20：30：20：28：2进行混合，溶解并充分搅拌后加入锂盐LiPF6，混合均匀后获得电解液，其中LiPF6的浓度为1mol/L。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极和负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。
***化电源管理***(BMS)自动监控电化学装置的状态，当电化学装置处于静置状态时(不放电/不充电)，BMS启动监控并记录静置时间，当电化学装置处于5％～35％SOC，静置时间60天，BMS启动预警功能并持续监控时间和电压；当电化学装置再次进行充电时，BMS不断记录电压，当检测到电压≥4.05V且SOC处于5％～35％时，计算第一参数M，当M＜-10000时，判定电化学装置存在析锂风险，BMS进行充电保护。图2示出了实施例2的电化学装置的第一参数M相对于SOC的曲线图。图3示出了实施例2的电化学装置的电压相对于SOC的曲线图。
实例例3
正极极片的制备：将磷酸铁锂、锰酸锂、导电炭黑、碳纳米管、聚偏二氟乙烯(PVDF)按照重量比29.0：68.0：0.8：0.8：1.4进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在16μm的正极集流体铝箔上，涂覆厚度为80μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4小时，得到正极极片。
负极极片的制备：将天然石墨、人造石墨、丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠(CMC)按重量:30：67.7：1.0：1.3的比例溶于去离子水中，形成负极浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极集流体，将负极浆料涂覆于负极的集流体上，涂覆厚度为50μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥12小时，得到负极极片。
隔离膜的制备：隔离膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜，单面涂覆陶瓷。
电解液的制备：在干燥的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸亚丙酯(PC)：碳酸甲乙酯(EMC)：碳酸亚乙烯酯(VC)按照质量比20：30：20：28：2进行混合，溶解并充分搅拌后加入锂盐LiPF6，混合均匀后获得电解液，其中LiPF6的浓度为1mol/L。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极和负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。
***化电源管理***(BMS)自动监控电化学装置的状态，当电化学装置处于静置状态时(不放电/不充电)，BMS启动监控并记录静置时间，当电化学装置处于5％～35％SOC，静置时间20天，BMS启动预警功能并持续监控时间和电压；当电化学装置再次进行充电时，BMS不断记录电压，当检测到电压≥4.0V且SOC处于5％～35％时，计算第一参数M，当M＜-50000时，判定电化学装置存在析锂风险，BMS进行充电保护。图4示出了实施例3的电化学装置的第一参数M相对于SOC的曲线图。图5示出了实施例3的电化学装置的电压相对于SOC的曲线图。
实例例4
正极极片的制备：将锰酸锂、导电炭黑、碳纳米管、聚偏二氟乙烯(PVDF)按照重量比19.2：76.8：1.6：2.4进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在16μm的正极集流体铝箔上，涂覆厚度为80μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4小时，得到正极极片。
负极极片的制备：将人造石墨、丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠(CMC)按重量:97.7：1.0：1.3的比例溶于去离子水中，形成负极浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极集流体，将负极浆料涂覆于负极的集流体上，涂覆厚度为50μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥12小时，得到负极极片。
隔离膜的制备：隔离膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜，单面涂覆陶瓷。
电解液的制备：在干燥的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸亚丙酯(PC)：丙酸丙酯：碳酸亚乙烯酯(VC)按照质量比20：30：20：28：2进行混合，溶解并充分搅拌后加入锂盐LiPF6，混合均匀后获得电解液，其中LiPF6的浓度为1mol/L。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极和负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。
***化电源管理***(BMS)自动监控电化学装置的状态，当电化学装置处于静置状态时(不放电/不充电)，BMS启动监控并记录静置时间，当电化学装置处于5％～35％SOC，静置时间180天，BMS启动预警功能并持续监控时间和电压；当电化学装置再次进行充电时，BMS不断记录电压，当检测到电压≥4.0V且SOC处于5％～35％时，计算第一参数M，当M＜-400000时，判定电化学装置存在析锂风险，BMS进行充电保护。图6示出了实施例4的电化学装置的第一参数M相对于SOC的曲线图。图7示出了实施例4的电化学装置的电压相对于SOC的曲线图。
本申请实施例还提供了一种充电装置，该充电装置包括处理器和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令时，实现上述任一实施方案所述的控制方法步骤。如图8所示，该充电装置500包括处理器501和机器可读存储介质502，该充电装置500还可以包括检测电路模块503、充放电电路504、接口505、电源接口506、整流电路507。其中，检测电路模块503用于响应于锂离子电池处在第一状态的时间t＞0，在充电操作中获取与锂离子电池相关的数据，其中，在第一状态下，锂离子电池处于非充电和非放电的静置状态，且锂离子电池的荷电状态(SOC)满足:5％≤SOC≤35％，另外，检测电路模块503还基于锂离子电池相关的数据确定与锂离子电池的安全状态有关的参数，并将检测结果发送至处理器501；充放电电路504用于对锂离子电池进行充电操作；接口505用于与锂离子电池605电连接；电源接口506用于与外部电源连接；整流电路507用于对输入电流进行整流；机器可读存储介质502存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器501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***，如图9所示，该***600包括第二处理器601和第二机器可读存储介质602，该***600还可以包括检测电路模块603、充放电电路604、锂离子电池605以及第二接口606。其中，检测电路模块603用于响应于锂离子电池处在第一状态的时间t＞0，在充电操作中获取与锂离子电池相关的数据，其中，在第一状态下，锂离子电池处于非充电和非放电的静置状态，且锂离子电池的荷电状态(SOC)满足:5％≤SOC≤35％，另外，检测电路模块503还基于锂离子电池相关的数据确定与锂离子电池的安全状态有关的参数，并将检测结果发送至第二处理器601；充放电电路604用于接收第二处理器601发出的指令，从而对锂离子电池605进行充电操作；第二接口606用于与外部充电器700的接口连接；外部充电器700用于提供电力；第二机器可读存储介质602存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，第二处理器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。外部充电器700可以包括第一处理器701、第一机器可读存储介质702、第一接口703及相应的整流电路，该外部充电器可以是市售充电器，本申请实施例对其结构不做具体限定。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述任一实施方案所述的控制方法步骤。计算机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。应该理解，上述的处理器可以包括在电化学装置内、充电装置内或含有电化学装置的电子装置(例如，移动电话等)内。
对于充电装置/电化学装置/计算机可读存储介质/电子装置实施例而言，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。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种电化学装置，其包括：
正极极片，所述正极极片包括正极活性材料层，所述正极活性材料层包括含锰材料；
其中，所述电化学装置满足如下特征：
对所述电化学装置进行充电操作，响应于所述电化学装置处在第一状态的时间t＞0，在所述充电操作中获取与电化学装置相关的数据，并且基于所述与电化学装置相关的数据确定与所述电化学装置的安全状态有关的参数，其中，在所述第一状态下，所述电化学装置处于非充电和非放电的静置状态，且所述电化学装置的荷电状态(SOC)满足:5％≤SOC≤35％。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述与所述电化学装置的安全状态有关的参数包括第一参数，在第i时刻，所述第一参数采用如下方式确定：
在第i-n时刻，获取所述电化学装置的当前荷电状态SOC(i-n)和当前电压D(i-n)，其中，i＞n，n≥1；
第i时刻，获取所述电化学装置的当前荷电状态SOCi和当前电压Di；
确定第i时刻，所述电化学装置的第一参数M为：
Mi＝(SOCi-SOC(i-n))/(Di-D(i-n))
其中，D的单位为V，M的单位为1/V。
3.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，所述电化学装置进一步满足如下特征：
在第i时刻，响应于5％≤SOCi≤35％，Di＞B，3.88V≤B≤4.2V，并且Mi≤-1000时，进行充电保护。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述正极活性材料层包括锰酸锂或磷酸铁锂中的至少一种。
5.一种电子装置，包括根据权利要求1至4中任一项所述的电化学装置。
6.一种电化学装置的控制方法，其包括：
对所述电化学装置进行充电操作；
响应于所述电化学装置处在第一状态的时间t＞0，在所述充电操作中获取与电化学装置相关的数据，其中，在所述第一状态下，所述电化学装置处于非充电和非放电的静置状态，且所述电化学装置的荷电状态(SOC)满足:5％≤SOC≤35％；
基于所述与电化学装置相关的数据确定与所述电化学装置的安全状态有关的参数。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述与所述电化学装置的安全状态有关的参数包括第一参数，在第i时刻，所述第一参数采用如下方式确定：
在第i-n时刻，获取所述电化学装置的当前荷电状态SOC(i-n)和当前电压D(i-n)，其中，i＞n，n≥1；
第i时刻，获取所述电化学装置的当前荷电状态SOCi和当前电压Di；
确定第i时刻，所述电化学装置的第一参数M为：
Mi＝(SOCi-SOC(i-n))/(Di-D(i-n))
其中，D的单位为V，M的单位为1/V。
8.根据权利要求7所述的控制方法，还包括：
在第i时刻，响应于5％≤SOCi≤35％，Di＞B，3.88V≤B≤4.2V，并且Mi≤-1000时，进行充电保护。
9.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6至8中任一项所述的控制方法。
10.一种充电装置，包括处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令时，实现权利要求6至8中任一项所述的控制方法。
CN202111404936.7A 2021-11-24 2021-11-24 电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置 Pending CN114122500A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111404936.7A CN114122500A (zh) 2021-11-24 2021-11-24 电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111404936.7A CN114122500A (zh) 2021-11-24 2021-11-24 电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114122500A true CN114122500A (zh) 2022-03-01

Family

ID=80372118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111404936.7A Pending CN114122500A (zh) 2021-11-24 2021-11-24 电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114122500A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101816092A (zh) * 2007-10-05 2010-08-25 松下电器产业株式会社 二次电池的充电控制方法及充电控制电路
CN103563139A (zh) * 2011-05-31 2014-02-05 丰田自动车株式会社 锂二次电池
CN105612652A (zh) * 2013-09-06 2016-05-25 日产自动车株式会社 二次电池的控制装置和控制方法
KR20170062843A (ko) * 2015-11-30 2017-06-08 주식회사 엘지화학 보안 정책에 따라 공유 데이터 영역의 접근을 통제하는 배터리 관리 시스템
CN108417917A (zh) * 2018-01-10 2018-08-17 中山大学 一种锂离子电池快速充电方法
CN108988450A (zh) * 2018-09-04 2018-12-11 石家庄科林电气股份有限公司 具有防火防爆功能的电动自行车智能充电器及充电方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101816092A (zh) * 2007-10-05 2010-08-25 松下电器产业株式会社 二次电池的充电控制方法及充电控制电路
CN103563139A (zh) * 2011-05-31 2014-02-05 丰田自动车株式会社 锂二次电池
CN105612652A (zh) * 2013-09-06 2016-05-25 日产自动车株式会社 二次电池的控制装置和控制方法
KR20170062843A (ko) * 2015-11-30 2017-06-08 주식회사 엘지화학 보안 정책에 따라 공유 데이터 영역의 접근을 통제하는 배터리 관리 시스템
CN108417917A (zh) * 2018-01-10 2018-08-17 中山大学 一种锂离子电池快速充电方法
CN108988450A (zh) * 2018-09-04 2018-12-11 石家庄科林电气股份有限公司 具有防火防爆功能的电动自行车智能充电器及充电方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109461882B (zh) 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
CN113394375B (zh) 电化学装置和电子装置
CN113097431B (zh) 电化学装置和电子装置
JP2010267475A (ja) リチウムイオン二次電池
CN112687838B (zh) 电化学装置及其制备方法和电子装置
CN113366673B (zh) 电化学装置和电子装置
CN113066961B (zh) 负极极片、电化学装置和电子装置
CN113839023B (zh) 一种电化学装置及电子装置
EP4191725A1 (en) Electrochemical device and electronic device
CN114270578A (zh) 电化学装置和电子装置
WO2023160181A1 (zh) 电化学装置和电子装置
US20220320500A1 (en) Electrochemical device and an electronic device
US20220407081A1 (en) Electrochemical apparatus and electronic apparatus
CN112335089A (zh) 电化学装置及电池组
CN114583098A (zh) 电化学装置及其制备方法和电子装置
EP4084127A2 (en) Electrochemical device and electronic equipment
CN113921757B (zh) 一种电化学装置及电子装置
CN113346140A (zh) 一种电解液及其应用
KR20230097199A (ko) 전기화학 디바이스 및 전자 디바이스
CN116314608A (zh) 电化学装置和电子装置
CN114497498B (zh) 电化学装置和电子装置
WO2023173410A1 (zh) 电化学装置、电子装置和制备负极极片的方法
CN113078287B (zh) 电化学装置和电子装置
WO2022198667A1 (zh) 一种正极极片、包含该正极极片的电化学装置和电子装置
CN114122500A (zh) 电化学装置及其控制方法、电子装置、介质和充电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination