[发明专利]一种基于锂枝晶生长的锂离子电池在线检测方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于锂枝晶生长的锂离子电池在线检测方法及装置,主要技术方案是：获取待测锂离子电池原始状态下的超声波形图像及内部具有锂枝晶的锂离子电池的特征超声波形图像；在预设条件下对待测锂离子电池进行充放电试验；在充放电过程中，获取待测锂离子电池的超声波形图像；将待测锂离子电池的超声波形图像与所述待测锂离子电池未测试前的超声波形图像进行对比以获取两者之间的差异信息，并在所述差异信息与相应位置处的所述波形信息一致时，定性判断所述待测锂离子电池内部有锂枝晶形成。可以实时检测待测锂离子电池内部锂枝晶的生长状态，检测方法简单易行，便于实现，保证了电池的完整性，避免了安全事故的发生。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种基于锂枝晶生长的锂离子电池在线检测方法及装置。

背景技术

由于锂离子电池具有能量密度大、储能效率高、自放电小、适应性强、循环寿命长等优点，近年来在储能领域得到了快速发展。在电动汽车发展的推动下，锂离子电池技术不断进步，电池产品已经规模化生产，目前锂离子电池寿命和成本均有大幅度的改善，但是锂离子电池安全问题一直没有从根本上解决。

引发锂离子电池的安全问题总体可以分为外部短路和内部短路两大类，电池的外短路与外部使用工况对安全关系也很大，如电池遇到撞击、跌落、刺穿、正负极直接连接等特殊事件，可能会引发电池外部短路，带来安全问题；内部短路原因主要有电池制造工艺缺陷、电池使用环境温度过高、以及电池锂枝晶生长等因素。在电池储能系统运行过程中，通常不存在撞击、跌落、刺穿等问题，而其环境温度相对温和，因此电池储能工程中的安全问题主要是由锂枝晶生长引发电池内短路造成的。

锂枝晶的生成不仅会对电池容量造成衰减，更会影响到电池的安全使用。因此，对锂枝晶生成的检测是电池安全的重要一步，常规的检测方法有循环伏安曲线法，SEM图像分析。当利用循环伏安检测电压下降到零时，负极生长的锂枝晶已经刺穿隔膜造成了电池内短路；当用扫描电镜分析时，需要将电池在手套箱里进行拆解，取出负极片，进行相关的测试，这两种方法都会对电池造成破坏，将无法继续使用。

现有的锂枝晶的表征方法一般是将电池拆解，然后取样进行扫描电镜SEM、元素含量、X射线衍射等分析，但都会对电池产生破坏性。

超声无损检测技术(UT)是五大常规检测技术之一，与其它常规无损检测技术相比，它具有被测对象范围广，检测深度大，缺陷定位准确，检测灵敏度高，成本低，使用方便，速度快，对人体无害以及便于现场使用等特点。因此超声无损检测技术是国内外应用最广泛、使用颇率最高且发展较快的一种无损检测技术。超声测厚是一项常规的技术但是当被测体较薄时，由于超声波盲区的限制，超声测厚有时会显得比较困难。谱分析是较早应用于无损检测的信号处理技术。

谱分析技术的引入促进了超声定量无损检测的发展,使得缺陷识别的方法有了长足的进步。谱分析技术还在超声检测粘接件质量、构件的表面特征和材料内部微结构等方面有很好的效果与应用前景。提高超声谱分析测厚精度的方法之一是增加采样频率，但这时设备成本也会增加较多，超声波穿透强度也会下降。 另外，谱分析技术还可以用于多层结构的分层或脱粘等的检测。

在超声无损检测中，传统的脉冲回波法在许多方面得到了应用，它利用反射体反射超声波的幅值及其出现的时间来反映反射体的大小及位置。由于其结构简单、检测速度快，多年来一直是主要的检测方法。但是由于超声波发射峰值功率有限，使得检测距离与分辨力之比受到限制，即要想增加检测距离，就要牺牲分辨力；要想提高分辨力，就要减小检测距离。

超声探测技术在锂离子电池内部锂枝晶生长定性分析，以及锂枝晶沉积层厚度测量的研究和技术尚未见报道，这主要是由于电池内部存在不同材质复杂的多层结构，这不仅对超声探测仪器提出了较高的要求，而且给超声探测谱图分析带来困难。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种基于锂枝晶生长的锂离子电池在线检测方法及装置，旨在解决现有检测方法对锂离子电池先破坏后测量的问题。