一种锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于裡离子电池测试技术领域，具体设及一种裡离子电池性能衰减原因的 测试及诊断方法。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池在当前阶段W其不可替代的优势被广泛的应用于电子消费类产品中， 并且在军用、航空航天领域、储能、电动汽车中的应用也在逐渐的增加。
[0003] 对于电池开发人员来说，针对不同的使用环境和性能要求，需要对电池体系进行 相应的设计及验证测试，而在验证测试中需要对发生性能衰减或者性能不达标的电池进行 原因分析，已达到对电池设计的优化和改进。
[0004] 常规的做法是，将电池拆解，分别对正极和负极进行表征测试，如清洗后制作扣式 /软包电池，再进行相应的容量测试、阻抗测试等，用W判断导致电池发生性能衰减的主要 原因。但是电池拆解后的再组装过程可能偏离了电池原有的状态，因此可能会影响判断结 果。同时常规的SEM、XRD等材料的表征手段，其灵敏度不足W对发生轻微结构变化的材料 进行表征。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种裡离子电池性能衰减原因的 测试及诊断方法，其可W对性能发生衰减的电池进行无损检测，在不拆解电池的情况下，通 过对电池的多个测试参数表征，综合判断电池发生性能衰减的主要原因。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种裡离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，包括W下步骤：
[000引测量一定荷电态下充电和放电过程中待测电池和参比电池的欧姆阻抗和弛豫阻 抗；
[0009] 测量一定荷电态下待测电池和参比电池的温滴系数；
[0010] 计算待测电池相对于参比电池的在充电及放电过程的欧姆阻抗增长率和弛豫阻 抗增长率W及电池的温滴系数增长率绝对值；
[0011] 通过比较待测电池相对于参比电池的欧姆阻抗增长率和弛豫阻抗增长率W及温 滴系数增长率绝对值的大小，对电池性能衰减的原因进行判断。
[0012] 其中，测试欧姆阻抗、弛豫阻抗和温滴系数的荷电态区间为40% -70%，该荷电态 区间为电池发生主要电化学反应的区间，也可根据电池的容量微分曲线进行实际测试后确 定。
[0013] 本发明中，测量电池在充、放电过程中指定荷电态下的欧姆阻抗和弛豫阻抗的方 法为，W小电流充电或放电至指定荷电态，再W大电流充电或放电第一预设时间，按第一预 设数据采集间隔采用电压数据，最后一电压值记为化，休眠；休眠开始的第一数据采集时 间内，按第一预设数据采集间隔采用电压数据，第一个采集的电压值记为化，第一数据采集 时间后按第二预设数据采集间隔采用电压数据，直至电压稳定，稳定后的电压值记为化el， 根据式（1)和式（2)分别计算电池的欧姆阻抗化和弛豫阻抗化el
[0014]
【主权项】
1. 一种锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，其特征在于，包括以下步骤： 测量一定荷电态下充电和放电过程中待测电池和参比电池的欧姆阻抗和弛豫阻抗； 测量一定荷电态下待测电池和参比电池的温熵系数； 计算待测电池相对于参比电池的在充电及放电过程的欧姆阻抗增长率和弛豫阻抗增 长率以及电池的温熵系数增长率绝对值； 通过比较待测电池相对于参比电池的欧姆阻抗增长率和弛豫阻抗增长率以及温熵系 数增长率绝对值的大小，对电池性能衰减的原因进行判断。
2. 根据权利要求1所述锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，其特征在于，测 试欧姆阻抗、弛豫阻抗和温熵系数的荷电态区间为40% -70%。
3. 根据权利要求1所述锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，其特征在于，测 量电池在充、放电过程中指定荷电态下的欧姆阻抗和弛豫阻抗的方法为，以小电流充电或 放电至指定荷电态，再以大电流充电或放电第一预设时间，按第一预设数据采集间隔采用 电压数据，最后一电压值记为Uo,休眠；休眠开始的第一数据采集时间内，按第一预设数据 采集间隔采用电压数据，第一个采集的电压值记为Ui，第一数据采集时间后按第二预设数 据采集间隔采用电压数据，直至电压稳定，稳定后的电压值记为Urel，根据式（1)和式（2) 分别计算电池的欧姆阻抗Ri和弛豫阻抗Rrel
4. 根据权利要求3所述锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，其特征在于，所 述小电流为〇. 05-0. 1C，所述大电流为IC-3C ;所述第一预设时间为ls-5s，所述第一数据 采集时间为ls-60s，所述第一预设数据采集间隔小于等于100ms，所述第二预设数据采集 间隔大于或等于所述第一预设数据采集间隔，所述电压稳定指电压变化率小于〇. lmV/min。
5. 根据权利要求1所述锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，其特征在于，测 量电池在指定荷电态下温熵系数的方法采用直接测量法；具体如下： 将电池在室温下以小电流放电至指定荷电态后，置于恒温箱中升高至不同阶梯温度， 按预设间隔时间记录电压数据，直至电池电压达到稳定，记录不同温度下稳定后的电压 值； 以不同阶梯温度下记录稳定的电压值对不同阶梯温度作图，斜率即为温熵系数。
6. 根据权利要求5所述锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，所述不同阶梯温 度是指初始温度在为25°C，然后按25°0、30°0、35°0、40°0、45°0的规律变化升高的多个不 同温度，所述小电流为〇. 05 - 0. 1C，所述预设间隔时间为3-10min，所述电压稳定指电压变 化率小于0. lmV/min。
7. 根据权利要求1所述锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，其特征在于，所 述参比电池与待测电池为相同体系的电池。
8. 根据权利要求1所述锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，其特征在于，对 于相同体系电池，建立电池性能衰减状态与欧姆阻抗增长率、弛豫阻抗增长率和温熵系数 增长率绝对值间的判断数据库，对待测电池的性能衰减原因判断。
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电池性能衰减原因的测试及诊断方法，包括测量一定荷电态下充电和放电过程中待测电池和参比电池的欧姆阻抗和弛豫阻抗；测量一定荷电态下待测电池和参比电池的温熵系数；计算待测电池相对于参比电池的在充电及放电过程的欧姆阻抗增长率和弛豫阻抗增长率以及电池的温熵系数增长率绝对值；通过比较待测电池相对于参比电池的欧姆阻抗增长率和弛豫阻抗增长率以及温熵系数增长率绝对值的大小，对电池性能衰减的原因判断。本发明避免了电池拆解后再组装过程引入其他因素的影响，大大提高测试及判断准确性；且操作流程及方法简单，便于对多个电池样本的测试及相应数据库的建立，为电池性能衰减分析提供可靠参考数据。
【IPC分类】G01R31-36
【公开号】CN104865536
【申请号】CN201510332424
【发明人】李慧芳, 李飞, 纪书文, 马佳鑫
【申请人】天津力神电池股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月16日