电池锂离子迁移状态的检测方法及装置与流程

本申请涉及电池性能分析技术领域，具体而言，涉及一种电池锂离子迁移状态的检测方法及装置。

背景技术：

在锂电池检测方面，现有检测都是锂电池电性能检测，没有物理性能检测，而锂电池的物理性能影响着电池的整体的质量，以及电池寿命的长短、性能的高低。随着汽车动力电池的大量使用，锂电池检测需要一个统一的标准，来确定锂电池的性能十分必要。

但是，传统超声波检测对于锂电池检测存在很多制约因素，传统超声为接触式超声，电池受力内部变化会受到影响，并且存在检测精确度、灵敏度较低、检测结果不直观的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种电池锂离子迁移状态的检测方法及装置，以改善现有技术中存在的进行电池内部物理状态检测时电池受力内部变化会受到影响，并且存在检测精确度、灵敏度较低、检测结果不直观的问题。

本申请实施例提供了一种电池锂离子迁移状态的检测方法，所述方法包括：针对预先划分的锂电池的充放电过程的多个阶段，在每个阶段对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以得到每个阶段的超声波检测结果；基于每个阶段的超声波检测结果获得与每个阶段对应的超声波扫描图像；基于所述每个阶段对应的超声波扫描图像确定所述锂电池内在每个阶段的气体含量；基于所述锂电池内在每个阶段的气体含量确定所述锂电池的锂离子迁移状态。

在上述实现过程中，采用空气耦合超声波检测对锂电池中的迁移的物理状态进行检测，其为非接触式检测，不会因为受力引起电池内部变化，也不需要涂抹耦合剂，避免了电池污损。而且空气耦合超声波检测灵敏度高、穿透性好、反应速度快，从而提高了锂电池内部物理状态的检测精确度和灵敏度。空气耦合超声波检测还具有分辨率高的特点，能够将锂电池内部离子迁移状态进行分阶段的可视化呈现，便于更加直观、清楚地了解到锂电池内部每个阶段的锂离子迁移状态。

进一步地，在所述针对预先划分的锂电池的充放电过程的多个阶段，在每个阶段对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以获得与每个阶段对应的超声波扫描图像之前，所述方法还包括：获取用于所述空气耦合超声波检测的探头频率；根据所述探头频率确定空气耦合聚焦探头和所述锂电池的位置关系，所述空气耦合聚焦探头为两个，所述位置关系包括：两个所述空气耦合聚焦探头的相对位置关系，以及所述锂电池与两个所述空气耦合聚焦探头中的每个空气耦合聚焦探头的相对位置关系。

在上述实现过程中，基于空气耦合超声波检测的探头频率调节空气耦合聚焦探头和锂电池的位置关系，以获得更好的检测效果，进一步提高了检测结果的准确度。

进一步地，在所述针对预先划分的锂电池的充放电过程的多个阶段，在每个阶段对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以获得与每个阶段对应的超声波扫描图像之前，所述方法还包括：调节所述空气耦合聚焦探头的前置放大器通过增益，以使所述空气耦合聚焦探头发出的超声波能够穿透锂电池和空气。

在上述实现过程中，调节前置放大器通过增益以使超声波能够穿透锂电池和空气，在锂电池内部物理状态发生变化出现气泡时，超声波也能够穿过锂电池内部的物质和空气完成锂电池穿透，进而根据超声波穿透的具体结果获得锂电池内部物理状态的检测结果。

进一步地，所述调节所述空气耦合聚焦探头的前置放大器通过增益，包括：基于所述探头频率和所述位置关系将所述空气耦合聚焦探头的前置放大器通过增益设置为初始值；获取经过所述锂电池的声波信号；通过对所述声波信号进行傅里叶变换得到超声波在所述锂电池中的传播曲线；基于所述传播曲线将所述前置放大器通过增益从初始值调节至检测适用值。

在上述实现过程中，基于设定了初始值的空气耦合聚焦探头对锂电池的探测获得的传播曲线的特点，对空气耦合聚焦探头的相应参数进行调整，确保了检测准确度和适用性。

进一步地，所述针对预先划分的锂电池的充放电过程的多个阶段，在每个阶段对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以获得与每个阶段对应的超声波扫描图像，包括：当所述锂电池处于所述多个阶段中的第一阶段时，判断所述锂电池的荷电状态是否达到所述第一阶段对应的预设荷电状态，所述第一阶段为所述充放电过程中的所述多个阶段中的任一阶段；当所述锂电池达到所述预设荷电状态时，暂停所述锂电池的充电或放电；对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以获得与所述第一阶段对应的超声波扫描图像。

在上述实现过程中，将锂电池的充电过程和放电过程分别划分为多个阶段，并且在锂电池的充放电过程进行到某一阶段时暂停电池的充放电过程，进行空气耦合超声波检测，以在非充电状态下获得该阶段的超声波扫描图像，提高了获取的超声波扫描图像的精确度。

进一步地，所述基于每个阶段的超声波检测结果获得与每个阶段对应的超声波扫描图像，包括：提取每个阶段的超声波检测结果中垂直于超声波的声束截面的回波信息，以形成每个阶段对应的超声波扫描图像，所述超声波扫描图像用于表示通过所述锂电池的超声波的穿透能量的变化。

在上述实现过程中，基于回波信息形成用于表示通过锂电池的超声波的穿透能量的变化的超声波扫描图像，对锂电池内部物理状态的检测结果进行可视化显示，提高了检测结果信息的获取简便性、直观性和准确度。

进一步地，所述基于所述锂电池内在每个阶段的气体含量确定所述锂电池的锂离子迁移状态，包括：基于所述超声波扫描图像中的第一颜色的面积大小确定所述锂电池内的气体含量，所述第一颜色为用于表示穿透能量低于预设阈值时的颜色。

在上述实现过程中，通过不同颜色及面积表示超声波扫描图像中锂电池内气体或其他物理状态的锂离子的当前状态及含量，进一步地增强了检测结果的可视化程度。

本申请实施例还提供了一种电池锂离子迁移状态的检测装置，所述装置包括：检测模块，用于针对预先划分的锂电池的充放电过程的多个阶段，在每个阶段对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以得到每个阶段的超声波检测结果；扫描图像获取模块，用于基于每个阶段的超声波检测结果获得与每个阶段对应的超声波扫描图像；气体含量确定模块，用于基于所述每个阶段对应的超声波扫描图像确定所述锂电池内在每个阶段的气体含量；状态确定模块，用于基于所述锂电池内在每个阶段的气体含量确定所述锂电池的锂离子迁移状态。

进一步地，所述检测模块包括：频率获取单元，用于获取用于所述空气耦合超声波检测的探头频率；位置调整单元，用于根据所述探头频率确定空气耦合聚焦探头和所述锂电池的位置关系，所述空气耦合聚焦探头为两个，所述位置关系包括：两个所述空气耦合聚焦探头的相对位置关系，以及所述锂电池与两个所述空气耦合聚焦探头中的每个空气耦合聚焦探头的相对位置关系。

进一步地，所述检测模块还包括：增益调节单元，用于调节所述空气耦合聚焦探头的前置放大器通过增益，以使所述空气耦合聚焦探头发出的超声波能够穿透锂电池和空气。

进一步地，所述增益调节单元具体用于：基于所述探头频率和所述位置关系将所述空气耦合聚焦探头的前置放大器通过增益设置为初始值；获取经过所述锂电池的声波信号；通过对所述声波信号进行傅里叶变换得到超声波在所述锂电池中的传播曲线；基于所述传播曲线将所述前置放大器通过增益从初始值调节至检测适用值。

进一步地，所述检测模块还包括：状态判断单元，用于在所述锂电池处于所述多个阶段中的第一阶段时，判断所述锂电池的荷电状态是否达到所述第一阶段对应的预设荷电状态，所述第一阶段为所述充放电过程中的所述多个阶段中的任一阶段；暂停单元，用于在所述锂电池达到所述预设荷电状态时，暂停所述锂电池的充电或放电；图像获取单元，用于对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以获得与所述第一阶段对应的超声波扫描图像。

进一步地，所述图像获取单元具体用于提取每个阶段的超声波检测结果中垂直于超声波的声束截面的回波信息，以形成每个阶段对应的超声波扫描图像，所述超声波扫描图像用于表示通过所述锂电池的超声波的穿透能量的变化。

进一步地，所述状态确定模块具体用于基于所述超声波扫描图像中的第一颜色的面积大小确定所述锂电池内的气体含量，所述第一颜色为用于表示穿透能量低于预设阈值时的颜色。

本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括控制器、充放电装置、空气耦合聚焦探头、收发器和数据存储器，所述充放电设备分别与所述控制器以及锂电池连接，所述收发器分别与所述空气耦合聚焦探头以及所述数据存储器连接。所述控制器读取并运行相应计算机程序指令时，所述电子设备执行上述任一项方法中的步骤；所述充放电装置用于控制所述锂电池的充放电过程；所述收发器用于控制所述数据存储器和所述空气耦合聚焦探头之间的数据传输。

本申请实施例还提供了一种可读取存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述任意一项方法中的步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于声学的环境感知方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种位置关系及运动关系确定步骤的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种提示步骤的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种基于声学的环境感知系统的结构框图。

图标：20-基于声学的环境感知系统；21-声学信号收发阵列模块；22-数据处理模块；23-图像采集模块；24-模拟图像显示模块；25-障碍提示模块；26-控制规划模块；27-信息显示模块；30-电子设备；31-控制器；32-充放电装置；33-空气耦合聚焦探头；34-收发器；35-数据存储器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

经本申请人研究发现，现有的锂电池检测大多为荷电状态的检测或者是充放电速度的检测，而锂离子在充放电过程中会发生迁移，在气态和固态间进行物理状态的转化，锂离子的物理状态情况也会对锂电池的充放电情况造成影响。但是现有的物体内部物理状态检测方式多用传统耦合式超声检测，传统超声波检测对于锂电池检测存在很多制约因素，传统超声为接触式超声，电池受力内部变化会受到影响，还需要涂抹耦合剂进而对电池造成了污损，且电池极耳还需专门保护以防止连点，存在检测操作复杂、检测精确度较低、灵敏度较低、检测结果数据表现不直观的问题。

常用声耦合剂包括机油、胶体、水等，这些耦合剂都需要清理，通常会使整套系统变得笨重，对于空气耦合超声来说，周围环境空气就是其声耦合剂，高低温工件及不适合用声耦合剂的工件也能进行超声波无损检测，且非接触式检测能够避免对工件的内部环境造成影响。非接触式超声与常规超声检测类似，其最大的区别是非接触式超声不需要声耦合涂剂涂抹在待检测工件上，就能很好的将超声波从发射探头通过空气传播到待测工件中。进而，为了解决传统检测方式中的检测操作复杂、检测精确度较低、灵敏度较低、检测结果数据表现不直观的问题，本实施例采用非接触式空气耦合超声波检测对锂电池的锂离子迁移状态进行检测，提供了一种电池锂离子迁移状态的检测方法，该方法的执行主体可以是个人电脑(personalcomputer，pc)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)等具有逻辑计算功能的电子设备。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种电池锂离子迁移状态的检测方法的流程示意图。该检测方法具体步骤可以如下：

步骤s12：针对预先划分的锂电池的充放电过程的多个阶段，在每个阶段对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以得到每个阶段的超声波检测结果。

锂电池充放电过程中的阶段可以被划分为任意个，可选地，在需要获得较高精度和较完善的检测结果时，可以在检测条件、时间条件允许的情况下将一次充电过程或一次放电过程划分为尽可能多的阶段。

锂电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示，其为荷电状态(stateofcharge，soc)。上述阶段的划分通常根据荷电状态进行，例如将充电过程划分为0～20％、21％～40％、41％～60％、61％～80％、81％～100％五个阶段，或者将同样的充电过程划分为0～30％、31％～60％、61％～90％、91％～100％五个阶段。应当理解的是，该阶段划分可以是每个阶段相等的平均划分，也可以是根据锂电池的充放电特性进行非平均划分。

可选地，除了本实施例中采用的荷电状态，上述阶段划分还可以基于充放电时间或其他标准进行。

步骤s14：基于每个阶段的超声波检测结果获得与每个阶段对应的超声波扫描图像。

上述超声波扫描图像的成像原理和超声成像类似，是利用超声声束扫描锂电池，通过对反射信号的接收、处理，以获得锂电池内部图像。其中，超声波检测结果可以是超声波穿过锂电池后获得反射信号的声束的频率、周期、速度以及散射、衍射、衰减特征等。

步骤s16：基于所述每个阶段对应的超声波扫描图像确定所述锂电池内在每个阶段的气体含量。

由于锂电池充放电过程中的锂离子的迁移可能会导致锂电池内出现气体，通常上述气体可能包括一氧化碳、二氧化碳、甲醛、乙醛等，锂电池充放电时内部的锂离子迁移状态或其他化学反应的进行程度可以根据气体气体含量的多少进行确定。

步骤s18：基于所述锂电池内在每个阶段的气体含量确定所述锂电池的锂离子迁移状态。

锂电池通常使用有机电解液作为载体，在正负极材料之间为离子传输提供了传输路径。而产气问题是采用液体电解质时锂电池的常见问题，通常锂电池产气主要发生在两个阶段：首先是化成阶段，随着li+(带正电荷的锂离子)持续嵌入到负极之中，负极的电势逐渐下降，当负极电势下降到1v左右时，电解液中的ec(碳酸乙烯酯)等溶剂以及电解液中的vc(碳酸亚乙烯酯)、fec(氟代碳酸乙烯酯)等添加剂开始在负极表面发生还原分解，形成sei膜(固体电解质界面膜)，并产生co(一氧化碳)、co2(二氧化碳)、c2h4(乙醛)等气体，因此软包锂电池在生产过程中都会预留气室，并在产气后将气体排出；第二个产气较多的阶段主要是在锂电池因使用不当而发生过充时，液态电解质不仅会在电势较低时发生还原分解，在电势过高时还会在正极表面发生氧化分解产生气体。因此，本实施例通过锂电池内部的气体含量就可以确定锂离子的迁移状态，例如，充电时锂离子嵌入负极、从正极脱附，充电进行至某个预设阶段时锂电池内的气体含量与该阶段的标准气体含量相同，即可确定锂电池的锂离子迁移状态与该标准气体含量对应的标准锂离子迁移状态相同。

应当理解的是，除了上述锂离子迁移状态确定方式，还可以是但不限于是根据化学反应公式计算出产生气体的速度，再根据气体含量确定锂离子迁移状态。

在本实施例中，上述步骤采用空气耦合超声波检测对锂电池中的迁移的物理状态进行检测，其为非接触式检测，不会因为受力引起电池内部变化，也不需要涂抹耦合剂，避免了电池污损。而且空气耦合超声波检测灵敏度高、穿透性好、反应速度快，从而提高了锂电池内部物理状态的检测精确度和灵敏度。空气耦合超声波检测还具有分辨率高的特点，能够将锂电池内部离子迁移状态进行分阶段的可视化呈现，便于更加直观、清楚地了解到锂电池内部每个阶段的锂离子迁移状态。

应当理解的是，在执行步骤s12之前，还需要对空气耦合超声波检测用的空气耦合聚焦探头进行设置，空气耦合聚焦探头的工作频率范围一般为20khz至6.5mhz，在进行超声波检测前通常会根据待检测工件的材料以及检测目的调节探头频率，本实施例可以采用行业内常用的标准的400khz频率作为探头频率。

可选地，除了点聚焦探头、线聚焦探头等聚焦探头，本实施例还可以采用平面探头或其他定制探头进行检测。

进一步地，在确定探头频率后，还需要基于探头频率确定空气耦合聚焦探头和锂电池的位置关系。其中，两个空气耦合聚焦探头相对放置，锂电池在两个空气耦合聚焦探头中间。位置关系包括两个空气耦合聚焦探头的相对位置关系，以及锂电池与两个所述空气耦合聚焦探头中的每个空气耦合聚焦探头的相对位置关系，可以是两个空气耦合聚焦探头之间的距离以及每个空气耦合聚焦探头与锂电池的之间的距离。

在上述步骤中，基于空气耦合超声波检测的探头频率调节空气耦合聚焦探头和锂电池的位置关系，以获得更好的检测效果，进一步提高了检测结果的准确度。

在完成空气耦合聚焦探头及锂电池的距离设置后，还需要对空气耦合聚焦探头的前置放大器的通过增益进行调节，通过增益为数字式超声波检测的回波幅度调节量，也可以看作其灵敏度。由于锂电池中的锂离子迁移时可能会产生气体，需要通过穿过气体的超声波的特性获取检测结果，前置放大器的通过增益调节完成后该空气耦合聚焦探头应当能够穿透锂电池和空气，从而基于穿透锂电池后的超声波的峰值来确定超声波扫描图像以及锂电池的内部材料特性。其中，前置放大器是指置于信源与放大器之间的电路或电子设备，是专为接受来自信源的微弱电压信号而设计的，用于将超声波检测信号进行放大，提高信噪比，同时增强空气耦合聚焦探头的可调节性和适用性。

可选地，前置放大器的通过增益可以为40db、60db或其他数值，通过增益的具体调节步骤请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种通过增益调节步骤的流程示意图，如下：

步骤s11.1：基于所述探头频率和所述位置关系将所述空气耦合聚焦探头的前置放大器通过增益设置为初始值。

该初始值可以是空气耦合聚焦探头自带的常规增益值，如20db、40db、60db等，本实施例根据探头频率以及空气耦合聚焦探头与锂电池的位置关系选择合适的初始值。

步骤s11.2：获取经过所述锂电池的声波信号。

步骤s11.3：通过对所述声波信号进行傅里叶变换得到超声波在所述锂电池中的传播曲线。

本实施例中的传播曲线可以是dac(distanceamplitudecurve)曲线或avg曲线中的至少一种。

dac曲线是“距离-幅度曲线”，由于相同大小的缺陷，因声程不同，回波幅度也不相同，用横坐标表示声程，纵坐标表示回波幅度，将不同声程所对应的不同波幅的最高点连接成一条光滑曲线，该光滑曲线为dac曲线的母线，以母线为基准，根据相应检测标准输入判废线、定量线、评定线所对应的db值，则获得了dac曲线。

avg曲线是德文距离、增益和大小字头的缩写，英文缩写为dgs(distancegainsize)，avg曲线是描述规则反射体的距离、回波高度及当量大小之间关系的曲线。

应当理解的是，上述声波信号的傅里叶变换可以是空气耦合聚焦探头本身或相配合的组件自动进行。

步骤s11.4：基于所述传播曲线将所述前置放大器通过增益从初始值调节至检测适用值。

在进行锂电池的检测时，为了获得更加准确、标准的检测结果通常会获取某一固定幅度的回波，但是不能改变回波与dac/avg曲线的相对当量值，则应当调节增益以能够获得该回波。在本实施例中，该固定幅度的回波即为穿过锂电池和空气后信噪比、回波幅度、分辨率等符合超声波检测标准的回波信号。

在上述步骤中，基于设定了初始值的空气耦合聚焦探头对锂电池的探测获得的传播曲线的特点，对空气耦合聚焦探头的相应参数进行调整，确保了检测准确度和适用性。

针对步骤s12，需要在每个阶段对锂电池进行超声波检测，其具体步骤可以包括：

步骤s12.1：当所述锂电池处于所述多个阶段中的第一阶段时，判断所述锂电池的荷电状态是否达到所述第一阶段对应的预设荷电状态。

其中，所述多个阶段分别对应多个不同的荷电状态范围，该第一阶段可以是所述多个阶段中的任一阶段，同一阶段在充电过程或放电过程中对应的预设荷电状态可以相同或不同。例如，当所述锂电池处于充电过程中时，该第一阶段对应的预设荷电状态，可以是该第一阶段对应的荷电状态范围的上限值；当所述锂电池处于放电过程中时，该第一阶段对应的预设荷电状态，可以是该第一阶段对应的荷电状态范围的下限值。

步骤s12.2：当所述锂电池达到所述预设荷电状态时，暂停所述锂电池的充电或放电。

示例的，假设该第一阶段对应的荷电状态范围为a％～b％，当所述锂电池处于该第一阶段的充电过程中时，该第一阶段对应的预设荷电状态就为b％，需要判断所述锂电池的荷电状态是否达到b％，当所述锂电池的荷电状态达到b％时，暂停对所述锂电池充电；或者，当所述锂电池处于该第一阶段的放电过程中时，该第一阶段对应的预设荷电状态就为a％，需要判断所述锂电池的荷电状态是否达到a％，当所述锂电池的荷电状态达到a％时，暂停所述锂电池的放电。

步骤s12.3：对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以获得与所述第一阶段对应的超声波扫描图像。

在上述步骤中，将锂电池的充电过程和放电过程分别划分为多个阶段，并且在锂电池的充放电过程进行到某一阶段时暂停电池的充放电过程，进行空气耦合超声波检测，以在非充电状态下获得状态稳定的锂电池在该阶段的超声波扫描图像，提高了获取的超声波扫描图像的精确度。

针对步骤s14，本实施例中的该步骤具体可以包括：提取每个阶段的超声波检测结果中垂直于超声波的声束截面的回波信息，以形成每个阶段对应的超声波扫描图像，所述超声波扫描图像用于表示通过所述锂电池的超声波的穿透能量的变化。

上述回波信息可以是回波信号的波形峰值，该超声波扫描图像可以是但不限于是采用不同颜色、形状的图案表示锂电池中具有不同波形峰值的区域。

具体地，透过固体和空气的回波信号的波形峰值不同，本实施例将两者通过不同方式进行图像化显示，从而提高超声波检测结果的可读性和直观性。例如设置一个回波信号穿透能量(峰值)的预设阈值，在低于该预设阈值时表示锂电池中含有空气，在高于该预设阈值时表示锂电池中不含空气，则本实施例可以在超声波扫描图像中采用第一颜色的面积大小确定锂电池内的气体含量，用其他颜色表示锂电池的固体状态部分。

在上述步骤中，通过不同颜色及面积表示超声波扫描图像中锂电池内气体或其他物理状态的锂离子的当前状态及含量，进一步地增强了检测结果的可视化程度。

接下来通过对本实施例提供的电池锂离子迁移状态的检测方法的流程进行具体说明：

示例的，首先选取硬壳锂电池或软包锂电池进行检测，将锂电池的充放电过程的多个阶段，例如，分别将充电过程和放电过程中荷电状态每间隔10％设置为一个阶段，可以是0～10％、11％～20％、21％～30％、31％～40％、41％～50％、51％～60％、61％～70％、71％～80％、81％～90％、91％～100％，充电电流为1an，放电时按正常功率进行，充放电时间均为1小时。

可以采用对穿法，将一发一收两个空气耦合聚焦探头相对放置，设置探头频率为400khz，将锂电池水平放置在两个空气耦合聚焦探头之间的检测架上，电池面与空气耦合聚焦探头面保持平行，电池厚度为6mm，锂电池放置在两探头中间位置，探头与锂电池间距37mm(探头与锂电池间距可以根据电池厚度的变化而调整)；

可以将前置放大器的通过增益的初始值设置为60db，把超声信号放大1000倍，让超声可以穿透空气，获取穿过锂电池的声波信号，基于该声波信号傅里叶变换后的dac/avg曲线将前置放大器通过增益调节值21.6db，电压调节至220v；

首先进行锂电池充电过程的0荷电状态检测，锂电池为正常状态，超声波全部透过为红色部分，边缘蓝色部分为锂电池边界外的部分，为了区分电芯区域，锂电池边缘为空气薄膜，超声回波峰值低，从0荷电状态到100％荷电状态，充电过程中，空气耦合聚焦探头不间断重复扫描锂电池区域，通过扫查锂电池充电状态，判断内部锂离子迁移情况，检测结果出现气泡或到达每个阶段的预设荷电状态(如在0为第一阶段的预设荷电状态、11％为第二阶段的预设荷电状态等)时，物理性能发生变化，应当暂停充电过程，进行全面扫查。例如，本示例中，在锂电池的荷电状态为40％时，扫查结果显示锂电池内部出现气体(出现蓝色)、超声回波峰值低于预设阈值，则确定荷电状态为40％时锂电池内部出现锂离子的迁移，导致内部发生化学变化，进一步地，在锂电池的荷电状态为60％时，通过扫查结果显示锂电池内部充满气体(全为蓝色)、超声回波峰值低于预设阈值，则确定荷电状态为60％时锂电池内部锂离子迁移完，继续进行充电检测，直至100％荷电状态检测内部依然充满气体，检测结果和60％荷电状态没有区别，锂电池内部显示全为蓝色；

然后进行锂电池放电过程的100％荷电状态测试，其内部充满气体(全为蓝色)、超声回波峰值低于预设阈值，从100％荷电状态到0荷电状态放电过程中，空气耦合聚焦探头不间断重复扫描锂电池区域，通过扫查锂电池充电状态，基于气体含量判断内部锂离子迁移情况，检测结果出现气泡或到达每个阶段的预设荷电状态(如在100％为第一阶段的预设荷电状态、90％为第二阶段的预设荷电状态等)，锂电池在放电过程中内部气泡逐渐消失，出现超声波回波峰值高于预设阈值的红色部位表示锂离子迁移，物理性能发生变化，应当在放电过程中到达每个阶段对应的预设荷电状态时暂停放电过程，进行全面扫查，再进行下一阶段的放电检测，直至0荷电状态检测，锂电池内部气体完全消失，0荷电状态时锂离子迁移过程结束，锂电池区域为全红色；

在放电结束时锂电池内部不存在气体，锂离子正常迁移变为固态，超声穿透好，该锂电池的品质显示为良好。

为了配合本实施例提供的上述电池锂离子迁移状态的检测方法，本实施例还提供了一种电池锂离子迁移状态的检测装置20。

请参考图3，图3为本申请实施例提供的一种电池锂离子迁移状态的检测装置的结构框图。

电池锂离子迁移状态的检测装置20包括检测模块21、扫描图像获取模块22、气体含量确定模块23和状态确定模块24。

检测模块21，用于针对预先划分的锂电池的充放电过程的多个阶段，在每个阶段对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以得到每个阶段的超声波检测结果。

扫描图像获取模块22，用于基于每个阶段的超声波检测结果获得与每个阶段对应的超声波扫描图像。

气体含量确定模块23，用于基于所述每个阶段对应的超声波扫描图像确定所述锂电池内在每个阶段的气体含量。

状态确定模块24，用于基于所述锂电池内在每个阶段的气体含量确定所述锂电池的锂离子迁移状态。

可选地，检测模块21还包括：增益调节单元，用于调节所述空气耦合聚焦探头的前置放大器通过增益，以使所述空气耦合聚焦探头发出的超声波能够穿透锂电池和空气。

增益调节单元具体用于：基于所述探头频率和所述位置关系将所述空气耦合聚焦探头的前置放大器通过增益设置为初始值；获取经过所述锂电池的声波信号；通过对所述声波信号进行傅里叶变换得到超声波在所述锂电池中的传播曲线；基于所述传播曲线将所述前置放大器通过增益从初始值调节至检测适用值。

可选地，检测模块21还包括：状态判断单元，用于在所述锂电池处于所述多个阶段中的第一阶段时，判断所述锂电池的荷电状态是否达到所述第一阶段对应的预设荷电状态，所述第一阶段为所述充放电过程中的所述多个阶段中的任一阶段；暂停单元，用于在所述锂电池达到所述预设荷电状态时，暂停所述锂电池的充电或放电；图像获取单元，用于对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以获得与所述第一阶段对应的超声波扫描图像。

图像获取单元具体用于提取每个阶段的超声波检测结果中垂直于超声波的声束截面的回波信息，以形成每个阶段对应的超声波扫描图像，所述超声波扫描图像用于表示通过所述锂电池的超声波的穿透能量的变化。

进一步地，状态确定模块24具体用于基于所述超声波扫描图像中的第一颜色的面积大小确定所述锂电池内的气体含量，所述第一颜色为用于表示穿透能量低于预设阈值时的颜色。

本实施例还提供了一种用于执行上述电池锂离子迁移状态的检测方法的电子设备，请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

电子设备30包括控制器31、充放电装置32、空气耦合聚焦探头33、收发器34和数据存储器35。

控制器31与充放电装置32连接，充放电装置32还分别与锂电池的正负极连接以控制锂电池的充放电过程，空气耦合聚焦探头33设置在锂电池两侧，空气耦合聚焦探头33均与收发器34连接，并通过收发器34将检测数据发送至数据存储器35进行存储和分析。

控制器31可以是电脑、智能终端、云服务器或其他能够进行逻辑运算的控制设备，其读取并运行相应计算机程序指令时，电子设备30执行上述方法中的步骤。

进一步地，充放电装置32用于控制锂电池的充放电过程，空气耦合聚焦探头33用于对锂电池进行超声检测，收发器34用于控制数据存储器35和空气耦合聚焦探头33之间的数据传输。

综上所述，本申请实施例提供了一种电池锂离子迁移状态的检测方法及装置，所述方法包括：针对预先划分的锂电池的充放电过程的多个阶段，在每个阶段对所述锂电池进行空气耦合超声波检测，以得到每个阶段的超声波检测结果；基于每个阶段的超声波检测结果获得与每个阶段对应的超声波扫描图像；基于所述每个阶段对应的超声波扫描图像确定所述锂电池内在每个阶段的气体含量；基于所述锂电池内在每个阶段的气体含量确定所述锂电池的锂离子迁移状态。

在上述实现过程中，采用空气耦合超声波检测对锂电池中的迁移的物理状态进行检测，其为非接触式检测，不会因为受力引起电池内部变化，也不需要涂抹耦合剂，避免了电池污损。而且空气耦合超声波检测灵敏度高、穿透性好、反应速度快，从而提高了锂电池内部物理状态的检测精确度和灵敏度。空气耦合超声波检测还具有分辨率高的特点，能够将锂电池内部离子迁移状态进行分阶段的可视化呈现，便于更加直观、清楚地了解到锂电池内部每个阶段的锂离子迁移状态。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。