[发明专利]一种锂离子电池析锂阈值电压的无损检测方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池析锂阈值电压的无损检测方法，包括步骤：第一步，以预设大小的正常充电电流I，对电池进行恒流充电，并且每间隔一段固定时间或每间隔一个固定大小的电压值，即立刻进入一个停止充电休眠阶段，直至充电至设定的截止电压；第二步，绘制获得第一电阻‑电压曲线；第三步，以预设大小的小电流I’，对同一型号电池进行恒流充电，绘制获得第二电阻‑电压曲线；第四步，将第二电阻‑电压曲线作为参比曲线与第一电阻‑电压曲线进行对比；读取电池在以电流I进行恒流充电时开始发生析锂的阈值电压。本发明通过在电池充电过程中间歇式测定电池的直流电阻，对电阻‑电压曲线进行分析，确定电池在充电过程中发生析锂的阈值电压。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池析锂阈值电压的无损检测方法。

背景技术

目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的性能要求越来越高。

在当前商业化的锂离子电池中，石墨仍是常用的锂离子电池负极材料，由于其嵌锂电位与金属锂接近，因此在某些使用条件下，如大电流充电或者低温充电时，容易发生析锂现象，从而严重影响锂离子电池的循环性能，甚至可能因形成锂枝晶而引发电池内短路等安全问题。

目前，常用的析锂检测方法，一般是通过拆解电池的方式，由人工依据经验观察负极片表面是否存在金属锂而进行判断。这种方法虽较为直接，但是该方法属于事后判断，无法检测电池开始发生析锂时的阈值电压参数。

其中，需要说明的是，阈的意思是界限，故阈值又叫临界值，是指一个效应能够产生的最低值或最高值。本专利中，电池开始发生析锂时的阈值电压表示的是：电池在充电过程中开始发生析锂时对应的最低电压，即超过此电压时电池开始并将持续发生析锂，因此称为电池发生析锂的阈值电压，也即电池发生析锂的临界电压。

通过对电池在不同温度、不同充电电流下进行析锂阈值电压的检测，可以确定出在这些条件下，电池什么时候开始发生析锂，从而通过限制对应充电电流下的充电截止电压在阈值电压以下，以确保电池良好的性能发挥及使用安全。特别是在目前市场端对电池快充能力提升的需求下，研发人员在进行快速充电制式开发时，在尽量缩短充电时间的同时，通过参考析锂阈值电压等参数来有效避免电池在使用过程中发生析锂。因为电池一旦发生析锂，由于析出锂的高活性，极易与电解液发生副反应，产生的副反应产物沉积在负极表面，将导致电池阻抗增大从而影响电池性能发挥；当电池析锂量增大，锂在负极表面持续生长，形成的锂枝晶容易刺穿隔膜导致电池发生内短路，甚至使电池发生热失控等安全事故。

随着电池的使用，其性能将发生衰降，最初的充电制式将有可能不再适用。因此，在下面本发明的具体技术方案中，本发明提出了析锂阈值电压的检测方法，可应用于电池全生命周期内的检测，根据对电池析锂阈值电压的阶段性检测结果，适度调整充电制式，将有助于延长电池的使用寿命并确保安全。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种锂离子电池析锂阈值电压的无损检测方法。

为此，本发明提供了一种锂离子电池析锂阈值电压的无损检测方法，包括以下步骤：

第一步，以预设大小的正常充电电流I，对一个电池进行恒流充电，并且在恒流充电过程中，每间隔一段固定时间或每间隔一个固定大小的电压值，即立刻进入一个停止充电休眠阶段，直至电池充电至设定的截止电压；

其中，在每个停止充电休眠阶段，实时采集电池在刚开始停止充电时的起始电压V_s，并在休眠预设时长后，实时采集电池在休眠结束时的结束电压V_r，然后根据预设计算公式，计算获得电池以正常充电电流I恒流充电时，在每个停止充电休眠阶段刚开始停止充电时的起始直流电阻R_s；即间歇式测量获得电池的直流电阻；