电池热力学熵变测试方法与流程

本申请涉及电池热安全，尤其涉及一种电池热力学熵变测试方法。

背景技术：

1、电池(例如：锂离子电池)的广泛应用极大的方便了人们的生活，例如，电动汽车的普及给人们带来更舒适的出行体验，也大大提高了对能源的利用率。电池循环过程中电池活性材料结构改变通常导致电池的容量衰减，检测电池由于活性材料结构改变而产生的的容量衰减过程对电池材料的开发有至关重要的作用。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本申请提供一种电池热力学熵变测试方法。

2、本申请提供了一种电池热力学熵变测试方法，包括：

3、提供待测电池，分别调控所述待测电池的电荷状态达到不同的待测电荷状态xi，且所述待测电池被调控的所述待测电荷状态xi的数量为n个，1≤i≤n；

4、在对应的所述待测电荷状态xi，调整所述待测电池的检测温度tm，获取不同检测温度tm下所述待测电池的开路电压u，根据多个所述检测温度tm数据和对应的所述开路电压u数据进行线性拟合，拟合出的方程斜率值为所述待测电池在对应的所述待测电荷状态xi的熵热系数值de/dt；

5、根据熵热系数值de/dt乘以法拉第常数，获取对应的所述待测电荷状态xi的待测电池的熵变δsi，根据不同的所述待测电荷状态xi数据以及对应的所述熵变δsi数据获得所述待测电池的热力学熵变曲线。

6、在一些示例性的实施例中，所述测试方法包括：

7、提供的所述待测电池在满充状态的电荷状态为满充电荷状态xmax；

8、调控所述待测电池的电荷状态达到初始电荷状态x0后，对所述待测电池充电，使所述待测电池的电荷状态达到不同的所述待测电荷状态xi，xi满足：xi＝(i/n)×(xmax-x0)+x0，其中，5≤n≤100。

9、在一些示例性的实施例中，对所述待测电池充电包括：

10、按照预设充电倍率εm对所述待测电池充电，且所述待测电池的电荷状态从xi-1到达xi时的充电时间为第一预设时间tm，tm＝(1/εm)×q×(xi-xi-1)×60min/h，其中，满足：0.05c≤εm≤1c。

11、在一些示例性的实施例中，所述初始电荷状态x0满足：0≤x0＜xmax；所述满充电荷状态xmax满足：0＜xmax≤100％。

12、在一些示例性的实施例中，调控所述待测电池的电荷状态达到初始电荷状态x0包括：

13、循环多次对所述待测电池进行满充电处理和满放电处理，最后一次所述满充电处理或所述满放电处理后的所述待测电池的电荷状态为所述初始电荷状态x0；

14、所述满充电处理包括：将所述待测电池的的电荷状态由0％充电至所述满充电荷状态xmax；

15、所述满放电处理包括：将所述待测电池的电荷状态由所述满充电荷状态xmax放电至0％。

16、在一些示例性的实施例中，获取所述待测电池热力学熵变曲线包括：

17、根据所述待测电池充电过程中连续的多个所述待测电荷状态xi数据以及对应的所述熵变δsi数据获得所述待测电池热力学熵变曲线。

18、在一些示例性的实施例中，所述测试方法还包括：

19、每次调控所述待测电池的电荷状态达到对应的所述待测电荷状态xi后，还包括将所述待测电池静置第二预设时间ta；

20、每次调控电荷状态为所述待测电荷状态xi的所述待测电池遍历所述检测温度tm后，还包括将所述待测电池静置第三预设时间tb，再调控所述待测电池的电荷状态达到另一个所述待测电荷状态xi+1。

21、在一些示例性的实施例中，tm满足：tmin≤tm≤tmax，且tmin＜tmax；获取熵热系数值de/dt包括：

22、根据tmin至tmax范围内连续变化的所述检测温度tm数据和所述开路电压u数据进行线性拟合，获取所述待测电池在待测电荷状态xi的熵热系数值de/dt；其中，所述检测温度tm由tmin变化至tmax的时间为第一升温时间tup，5min≤tup≤1250min。

23、在一些示例性的实施例中，tm满足：tmin≤tm≤tmax，且tmin＜tmax，0℃≤tmin＜25℃，0℃＜tmax≤25℃。

24、在一些示例性的实施例中，测试方法还包括：

25、提供待测电池，所述待测电池外表面具有预设感温区，所述预设感温区在任一方向至所述待测电池外轮廓边缘的距离为l1，且所述待测电池在对应方向的外轮廓尺寸为l2，l1和l2满足：l1≥10％l2；外表面包括沿极耳方向设置的外周壁面及垂直于极耳伸出方向的两个端壁面，待测电池的外周壁面的其中部分形成预设感温区，所述外周壁面包括沿待测电池厚度方向相对设置的两个侧壁面，及沿极耳方向相对设置的两个外观面，优选地，预设温感区设置于待测电池外观面的中间区域。温度采集设备可通过采集预设感温区的温度以获取待测电池的温度状态。

26、提供感温线，且所述感温线的其中一端与所述预设感温区连接、另一端伸出所述电池并与温度采集设备连接，所述温度采集设备用于获取所述检测温度tm；

27、所述待测电池的正极和负极分别电性连接电压检测线，以通过所述电压检测线获取所述待测电池的开路电压u；

28、所述待测电池的正极和负极别电性连接电流线，以通过所述电流线对所述待测电池充放电并调控所述待测电池的电荷状态达到待测电荷状态xi。

29、基于本申请实施例的电池热力学熵变测试方法，至少具有如下有益效果：

30、本申请把在准平衡态下待测电池连续变化的检测温度tm数据和对应的开路电压u数据进行线性拟合，得到的斜率值为熵热系数值de/dt，熵热系数值乘以法拉第常数，即得到待测电池相应待测电荷状态xi下的熵变δsi；再根据采集到的多组待测电荷状态xi数据以及对应的熵变δsi数据，能够获得待测电池的热力学熵变曲线；本申请获取热力学熵变曲线的方法能够实现全程无人工干预测量，时间效率更高，单个待测电荷状态xi下变换待测电池的检测温度tm，能够收集的开路电压u数据数量多，例如达到几百个以上，取点数量密集，线性拟合更准确，从而使获得的热力学熵变曲线也更准确，能够对活材料的衰减状态进行更为有效的评估。

技术特征：

1.一种电池热力学熵变测试方法，包括：

2.根据权利要求1所述的电池热力学熵变测试方法，所述测试方法包括：

3.根据权利要求2所述的电池热力学熵变测试方法，对所述待测电池充电包括：

4.根据权利要求2所述的电池热力学熵变测试方法，

5.根据权利要求2所述的电池热力学熵变测试方法，调控所述待测电池的电荷状态达到初始电荷状态x0包括：

6.根据权利要求2所述的电池热力学熵变测试方法，获取所述待测电池热力学熵变曲线包括：

7.根据权利要求2所述的电池热力学熵变测试方法，所述测试方法还包括：

8.根据权利要求1所述的电池热力学熵变测试方法，tm满足：tmin≤tm≤tmax，且tmin＜tmax；获取熵热系数值de/dt包括：

9.根据权利要求1所述的电池热力学熵变测试方法，tm满足：tmin≤tm≤tmax，且tmin＜tmax，0℃≤tmin＜25℃，0℃＜tmax≤25℃。

10.根据权利要求1所述的电池热力学熵变测试方法，测试方法还包括：

技术总结
本申请公开了一种电池热力学熵变测试方法，包括：分别调控待测电池的电荷状态达到不同的待测电荷状态X<subgt;i</subgt;；在对应的待测电荷状态X<subgt;i</subgt;，获取不同检测温度T<subgt;m</subgt;下待测电池的开路电压U，根据多个检测温度T<subgt;m</subgt;数据和对应的开路电压U数据拟合出的方程斜率值为待测电池在对应的待测电荷状态X<subgt;i</subgt;的熵热系数值dE/dT；根据熵热系数值dE/dT乘以法拉第常数，获取对应的待测电荷状态X<subgt;i</subgt;的待测电池的熵变ΔS<subgt;i</subgt;，根据不同的待测电荷状态X<subgt;i</subgt;数据以及对应的熵变ΔS<subgt;i</subgt;数据获得热力学熵变曲线。本申请的待测电池的热力学熵变曲线能够用于电池充放电过程中可逆热分析，可用于电池不同活性材料体系循环衰减识别，并能够实现全程无人工干预测量，时间效率更高。

技术研发人员：伍振飞,戴璐
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14