專利名稱：鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)及無(wú)損篩選的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)及無(wú)損篩選的方法。
背景技術(shù)：
隨著全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)及環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，尋找綠色可持續(xù)發(fā)展的新能源己成為能源領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。電動(dòng)汽車作為一種節(jié)能環(huán)保的新能源交通工具正在得到迅速發(fā)展，鋰離子電池因具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、綠色無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，使其成為備受矚目的動(dòng)力電源之一。但大容量理離子電池的安全性一直是制約其發(fā)展的主要問(wèn)題之 一，在濫用條件下，如高溫、內(nèi)短路、擠壓、振動(dòng)等情況下，電池也會(huì)冒煙、著火甚至爆炸，給用戶帶來(lái)安全隱患。因此，提高理離子電池的安全性一直是動(dòng)力電池研究的主要方向。目前，對(duì)鋰離子電池安全性能的研究主要集中在對(duì)電池材料和電池外部保護(hù)電路的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，而對(duì)于電池制造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)部狀態(tài)異常電池的檢測(cè)篩選方法則鮮有報(bào)道。事實(shí)上，在電池制造過(guò)程中很容易出現(xiàn)注液量不足，電池漏液，電池內(nèi)部析鋰，極片接帶、斷帶等異?，F(xiàn)象，這些異常電池有些在后期性能及外觀檢驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，有些則很難從電池的外觀及可篩選的性能數(shù)據(jù)上體現(xiàn)出來(lái)，容易混入正常電池而進(jìn)入正常的使用階段，存在很大的安全隱患。因此，亟待開(kāi)發(fā)出一種能夠在電池制造的過(guò)程中就能夠發(fā)現(xiàn)電池內(nèi)部異?，F(xiàn)象的方法對(duì)企業(yè)具有重大的實(shí)踐意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種能夠在鋰離子電池制造過(guò)程中就能夠檢測(cè)出鋰離子電池內(nèi)部異常的鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)及無(wú)損篩選的方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案一種鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)及無(wú)損篩選的方法，將鋰離子電池放入化成設(shè)備中，通過(guò)檢測(cè)鋰離子化成充電過(guò)程中的電壓和電流信號(hào)來(lái)檢測(cè)電池內(nèi)部狀態(tài)，鋰離子電池化成充電過(guò)程分為恒流充電階段和恒壓充電階段恒流充電階段即給定電流信號(hào)，得到的電壓響應(yīng)信號(hào)是按照一定規(guī)律連續(xù)上升的，即dV/dt恒正，如果電壓曲線在此過(guò)程中上升趨勢(shì)出現(xiàn)異常的甚至出現(xiàn)電壓下降的情況，即dV/dt異常甚至出現(xiàn)負(fù)值，則說(shuō)明電池內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)異常。恒壓充電階段即給定電壓信號(hào)，得到的電流響應(yīng)信號(hào)曲線是按照一定規(guī)律連續(xù)下降的，且下降速度逐漸減慢，即dl/dt恒負(fù)且其絕對(duì)值逐漸減小，如果電流曲線在此過(guò)程下降速度異常甚至出現(xiàn)正值，對(duì)應(yīng)的恒壓充電時(shí)間變長(zhǎng)，則說(shuō)明電池內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)異常。在恒流階段，如果電壓信號(hào)出現(xiàn)異常，表明電池內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重析鋰、極片接帶、注液量嚴(yán)重不足、極耳焊接不良以及極片涂覆異常現(xiàn)象。在恒壓階段，如果電流信號(hào)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致恒壓充電時(shí)間變長(zhǎng)，表明電池內(nèi)部負(fù)極表面出現(xiàn)大面積死區(qū)及輕微析鋰現(xiàn)象，造成這種析鋰的原因是排氣不充分，注液量輕微不足，極片水分含量過(guò)高。
電流信號(hào)與電壓信號(hào)如果同時(shí)出現(xiàn)異常，表明電池內(nèi)部的注液量不足，極片接帶現(xiàn)象。所述恒流充電和恒壓充電是在穩(wěn)定的室溫條件下進(jìn)行。本發(fā)明的有益效果是一方面挑選準(zhǔn)確度高，避免不良品流入下道工序；另一方面可以及時(shí)反饋前序生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題并指導(dǎo)其進(jìn)行問(wèn)題整改，對(duì)確保電池性能、降低生廣成本和提聞生廣效率具有重要意義。


圖I是本發(fā)明幾種異?，F(xiàn)象曲線 圖2是實(shí)施例I的正常曲線圖；、 圖3是實(shí)施例2的正常曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖I所示，本發(fā)明的工作原理
鋰離子電池化成充電過(guò)程分為恒流充電階段和恒壓充電階段
恒流充電階段即給定電流信號(hào)，得到的電壓響應(yīng)信號(hào)是按照一定規(guī)律連續(xù)上升的。得到的電壓響應(yīng)信號(hào)是按照一定規(guī)律連續(xù)上升的，即dV/dt恒正，如果電壓曲線在此過(guò)程中上升趨勢(shì)出現(xiàn)異常的甚至出現(xiàn)電壓下降的情況，即dV/dt異常甚至出現(xiàn)負(fù)值，則說(shuō)明電池內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)異常。恒壓充電階段即給定電壓信號(hào)，得到的電流響應(yīng)信號(hào)是按照一定規(guī)律連續(xù)下降的，且下降速度逐漸減慢，即dl/dt恒負(fù)且其絕對(duì)值逐漸減小。如果電流在此過(guò)程下降速度異常甚至出現(xiàn)正值，對(duì)應(yīng)的恒壓充電時(shí)間變長(zhǎng)，則說(shuō)明電池內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)異常。實(shí)施例I
一種以磷酸鐵鋰為正極材料體系的能量型鋰離子動(dòng)力電池，控制穩(wěn)定的室溫條件對(duì)電池進(jìn)行化成充電。觀察其化成曲線，發(fā)現(xiàn)如下幾種異常曲線異常一恒壓充電時(shí)間大于正常電池3-5分鐘，由于即使正常電池的恒壓充電時(shí)間也會(huì)有波動(dòng)，考慮到一定的極差范圍，3分鐘是一個(gè)明顯的分界點(diǎn)，且恒壓充電過(guò)程中，電流信號(hào)異常，dl/dt出現(xiàn)正值，如附圖I所示。這種電池負(fù)極表面出現(xiàn)大量的死區(qū)，和少量的析鋰。異常二 恒流充電過(guò)程中恒壓信號(hào)出現(xiàn)異常，由于3. 4V是恒流充電過(guò)程中一個(gè)明顯的特征點(diǎn)，當(dāng)電壓大于3. 4V之后，電壓的上升速度基本恒定，且在電壓上升過(guò)程中出現(xiàn)尖峰，峰值電壓達(dá)到3. 8V以上，即電壓基本穩(wěn)定的上升中出現(xiàn)極大值；恒壓充電過(guò)程中電流信號(hào)也出現(xiàn)異常，導(dǎo)致恒壓充電時(shí)間很長(zhǎng)，如附圖I所示。這種電池負(fù)極表面涂覆不良，有大面積露箔，露箔處出現(xiàn)嚴(yán)重的析鋰。異常三恒流充電過(guò)程中恒壓信號(hào)出現(xiàn)異常，充電開(kāi)始階段，電壓迅速升高至
3.4V以上，然后升高的速度緩慢，即dV/dt的值很小，電壓升高過(guò)程中出現(xiàn)波紋狀特征，充電過(guò)程難以出現(xiàn)恒壓充電階段，如附圖I所示。這種電池注液量嚴(yán)重偏低15%以上。異常四恒流充電過(guò)程中恒壓信號(hào)出現(xiàn)異常，當(dāng)電壓大于3. 4V之后，電壓的上升速度出現(xiàn)增大和減小的兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即dV/dt穩(wěn)定的出現(xiàn)正值、負(fù)值、正值的轉(zhuǎn)換，電壓值出現(xiàn)很明顯的極大值(3. 6-3. 8V)和極小值(3. 5-3. 75V)，如附圖I所示。這種電池負(fù)極表面出現(xiàn)大面積嚴(yán)重的析鋰。異常五恒流充電過(guò)程中恒壓信號(hào)出現(xiàn)異常，當(dāng)電壓大于3. 4V之后，電壓迅速上升的階段出現(xiàn)較早，且上升的過(guò)程中出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，電壓高于3. 6V后恢復(fù)正常狀態(tài)。如附圖I所示。這種電池會(huì)出現(xiàn)極片接帶或極耳焊接不良等導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大的異常因素。實(shí)施例2
一種以磷酸鐵鋰為正極材料體系的功率型鋰離子動(dòng)力電池，控制穩(wěn)定的室溫條件對(duì)電池進(jìn)行化成充電。
觀察其化成曲線，發(fā)現(xiàn)如下異常曲線
異常六恒壓充電時(shí)間大于正常電池5分鐘之上，恒壓充電過(guò)程中，電流信號(hào)異常，dl/dt出現(xiàn)正值，如附圖I所示。這種電池內(nèi)部狀態(tài)有兩種情況一種負(fù)極表面出現(xiàn)大面積死區(qū)，且有輕微的析鋰；另一種是注液量偏低約5%左右。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)及無(wú)損篩選的方法，其特征在于將鋰離子電池放入化成設(shè)備中，通過(guò)檢測(cè)鋰離子化成充電過(guò)程中的電壓和電流信號(hào)來(lái)檢測(cè)電池內(nèi)部狀態(tài)，鋰離子電池化成充電過(guò)程分為恒流充電階段和恒壓充電階段恒流充電階段即給定電流信號(hào)，得到的電壓響應(yīng)信號(hào)是按照一定規(guī)律連續(xù)上升的，即dv/dt恒正，如果電壓曲線在此過(guò)程中上升趨勢(shì)出現(xiàn)異常的甚至出現(xiàn)電壓下降的情況，即dv/dt異常甚至出現(xiàn)負(fù)值，則說(shuō)明電池內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)異常； 恒壓充電階段即給定電壓信號(hào)，得到的電流響應(yīng)信號(hào)曲線是按照一定規(guī)律連續(xù)下降的，且下降速度逐漸減慢，即dl/dt恒負(fù)且其絕對(duì)值逐漸減小，如果電流曲線在此過(guò)程下降速度異常甚至出現(xiàn)正值，對(duì)應(yīng)的恒壓充電時(shí)間變長(zhǎng)，則說(shuō)明電池內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)及無(wú)損篩選的方法，其特征在于在恒流階段，如果電壓信號(hào)出現(xiàn)異常，表明電池內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重析鋰、極片接帶、注液量嚴(yán)重不足、極耳焊接不良以及極片涂覆異?，F(xiàn)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)及無(wú)損篩選的方法，其特征在于在恒壓階段，如果電流信號(hào)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致恒壓充電時(shí)間變長(zhǎng)，表明電池內(nèi)部負(fù)極表面出現(xiàn)大面積死區(qū)及輕微析鋰現(xiàn)象，造成這種析鋰的原因是排氣不充分，注液量輕微不足，極片水分含量過(guò)高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)及無(wú)損篩選的方法，其特征在于電流信號(hào)與電壓信號(hào)如果同時(shí)出現(xiàn)異常，表明電池內(nèi)部的注液量不足，極片接帶現(xiàn)象。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)及無(wú)損篩選的方法，其特征在于所述恒流源充電和恒壓源充電是在穩(wěn)定的室溫條件下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及，將鋰離子電池放入化成設(shè)備中，鋰離子電池化成充電過(guò)程分為恒流充電階段和恒壓充電階段恒流充電階段即給定電流信號(hào)，得到的電壓響應(yīng)信號(hào)是按照一定規(guī)律連續(xù)上升的，電壓的上升速度持續(xù)增加，如果電壓曲線在此過(guò)程中上升速度連續(xù)出現(xiàn)異常，則說(shuō)明電池內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)異常；恒壓充電階段即給定電壓信號(hào)，得到的電流響應(yīng)信號(hào)曲線是按照一定規(guī)律連續(xù)下降的，且下降速度逐漸減慢，如果電流曲線在此過(guò)程下降速度異常，則說(shuō)明電池內(nèi)部狀態(tài)出現(xiàn)異常。有益效果一方面挑選準(zhǔn)確度高，避免不良品流入下道工序；另一方面可以及時(shí)反饋前序生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題并指導(dǎo)其進(jìn)行問(wèn)題整改。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102736034SQ20121022199
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者張智賢, 張玉通, 門鵬, 陰育新 申請(qǐng)人:力神邁爾斯動(dòng)力電池系統(tǒng)有限公司