一种锂离子电池析锂的预测方法技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池析锂的预测方法，包括：S1)将锂离子电池充电过程中阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合，得到斜率；S2)将锂离子电池电荷转移电阻与斜率进行线性拟合，同时根据电荷转移电阻与温度T的关系，得到锂离子电池充电电流或充电倍率与温度的条件模型，根据条件模型预测不同温度的临界析锂充电电流或充电倍率。与现有技术相比，本发明专利技术利用阿伦尼乌斯公式通过建模的方式可定量预判不同环境温度下锂离子电池析锂的临界条件，不用拆解电芯，省时省力，节约资源，实现量化，准确度高。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池析锂的预测方法
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池析锂的预测方法。
技术介绍
锂离子电池锂离子电池作为新型绿色能源，近年来受到普遍关注，目前商业锂离子电池负极材料主要以石墨碳材料为主，在大倍率充电或低温充电时电池内部极化增大，负极过电势较大，电池中的锂离子在碳负极表面析出，严重形成锂枝晶，刺穿隔膜，造成正负极短路，安全性能大打折扣，提前判断电芯发生析锂的临界条件可以设计合理的充电温度及倍率，保证锂离子电池正常工作。目前，判断锂离子电池是否析锂的最常用的方法是将电池在不同倍率及温度下充电，然后拆解电池，肉眼判断，主观给出析锂状态及严重程度。此种方法只能定性判断，且耗费大量人力物力，在电池拆解过程还有一定安全隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池析锂的预测方法。本专利技术提供了一种锂离子电池析锂的预测方法，包括：S1)将锂离子电池充电过程中阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合，得到斜率；S2)将锂离子电池电荷转移电阻与斜率进行线性拟合，同时根据电荷转移电阻与温度T的关系，得到锂离子电池充电电流或充电倍率与温度的条件模型，根据条件模型预测不同温度的临界析锂充电电流或充电倍率。优选的，所述步骤S1)中线性拟合得到的方程为U＝kX+b，U为电位，k为斜率，b为截距，X为充电电流或充电倍率。优选的，所述步骤S1)具体为：在同一温度下，采用不同的充电倍率或充电电流对锂离子电池充电，记录阳极电位与电荷转移电阻，将阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合，得到斜率。优选的，所述温度为10℃～60℃。优选的，所述充电倍率为0.1～5C。优选的，所述步骤S2)中将锂离子电池电荷转移电阻与斜率进行线性拟合，得到方程为k＝α*Rct+β，α，β为常数，Rct为电荷转移电阻。优选的，所述电荷转移电阻与温度T的关系符合方程：A、B为常数，Ea为活化能，R为摩尔气体常数，T为绝对温度，K为速率常数。优选的，所述锂离子电池充电电流或充电倍率与温度的条件模型为：X为充电电流或充电倍率，Ea为活化能，R为摩尔气体常数，T为绝对温度，a、c为拟合系数，U电位，b为步骤S1)中线性拟合的截距。本专利技术提供了一种锂离子电池析锂的预测方法，包括：S1)将锂离子电池充电过程中阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合，得到斜率；S2)将锂离子电池电荷转移电阻与斜率进行线性拟合，同时根据电荷转移电阻与温度T的关系，得到锂离子电池充电电流或充电倍率与温度的条件模型，根据条件模型预测不同温度的临界析锂充电电流或充电倍率。与现有技术相比，本专利技术利用阿伦尼乌斯公式通过建模的方式可定量预判不同环境温度下锂离子电池析锂的临界条件，不用拆解电芯，省时省力，节约资源，实现量化，准确度高。附图说明图1为本专利技术实施例1中临界析锂电流与温度的关系曲线图；图2为充电倍率为0.3C时，电芯界面的照片；图3为充电倍率为0.4C时，电芯界面的照片；图4为本专利技术实施例2中临界析锂电流与温度的关系曲线图；图5为本专利技术实施例2中充电倍率为1C时，电芯界面的照片；图6为本专利技术实施例2中充电倍率为0.6C时，电芯界面的照片。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种锂离子电池析锂的预测方法，包括：S1)将锂离子电池充电过程中阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合，得到斜率；S2)将锂离子电池电荷转移电阻与斜率进行线性拟合，同时根据电荷转移电阻与温度T的关系，得到锂离子电池充电电流或充电倍率与温度的条件模型，根据条件模型预测不同温度的临界析锂充电电流或充电倍率。本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制为市售即可。将锂离子电池充电过程中阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合，得到斜率；在本专利技术中此步骤优选为具体是在同一温度下，采用不同的充电倍率或充电电流对锂离子电池充电，记录阳极电位与电荷转移电阻，将阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合；拟合得到的方程优选为U＝kX+b，U为电位，k为斜率，b为截距，X为充电电流或充电倍率；所述温度优选为10℃～60℃；所述锂离子电池为本领域技术人员熟知的锂离子电池即可，并无特殊的限制，本专利技术中优选以镀锂电极为参比电极；当锂离子电池改变所处的温度条件时，优选先静置30～240min，更优选为60～200min，再优选为100～180min，最优选为120～140min，再采用不同的充电倍率进行充电；为确保每次充电条件一样，优选先进行放电后，再采用不同的充电倍率进行充电；所述放电优选采用1C电流进行；所述放电优选放电至下限截止电压；所述充电倍率优选为0.1～5C；所述充电优选充电至上限截止电压；每次充电结束后，优选静置1～10min，更优选静置4～8min，再优选静置5～6min，记录阳极电位，然后进行放电后，再进行下一次充电；所述放电优选采用1C电流进行。将记录的电荷转移电阻与斜率进行线性拟合，得到对应温度下斜率与电荷转移电阻的关系，该方程优选为：k＝α*Rct+β，α，β为常数，Rct为电荷转移电阻。同时根据电荷转移电阻与温度T的关系，即阿伦尼乌斯方程，建立电荷转移电阻与温度T的方程优选为：也可以写为A、B为常数，Ea为活化能，R为摩尔气体常数，T为绝对温度，K为速率常数。根据阳极电位与充电电流或充电倍率的线性拟合方程、电荷转移电阻与斜率的线性拟合方程及电荷转移电阻与温度T的关系，得到锂离子电池充电电流或充电倍率与温度的条件模型，优选为：X为充电电流或充电倍率，Ea为活化能，R为摩尔气体常数，T为绝对温度，a、c为拟合系数，U电位，b为步骤S1)中线性拟合的截距；a优选为c优选与锂离子电池电荷转移电阻与斜率线性拟合方程中的β相等。可根据得到的条件模型预测不同温度的临界析锂充电电流或充电倍率。本专利技术利用阿伦尼乌斯公式通过建模的方式可定量预判不同环境温度下锂离子电池析锂的临界条件，不用拆解电芯，省时省力，节约资源，实现量化，准确度高。为了进一步说明本专利技术，以下结合实施例对本专利技术提供的一种锂离子电池析锂的预测方法进行详细描述。以下实施例中所用的试剂均为市售。实施例1电池采用三元材料：NCM523；阳极材料：石墨AK01(克容量发挥340mAh/g，石墨化度94％)；电解液以浓度1.0M的六氟磷酸锂(LiPF6)为锂盐，以碳酸亚乙烯酯为添加剂，以碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合物为溶剂制得；测出锂离子电池在不同倍率充电时规定条件下阳极对锂电位Ux。实施例具体介绍如下：电芯在制备阶段，埋入铜丝，电芯激活后对铜丝镀锂处理制得参比电极；随后电芯置入高低温箱并接入充放电机柜，按流程完成测试，收集数据。具体测试流程如下：1)调整环境温度为T(T为实验需求设定)；2)静置120min；3)标称1C电流放电至下限截止电压；4)静置5min；5)充电至上限截止电压；6)静置5min。记录同一温度，不同倍率下，阳极相应电位Ux。将锂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池析锂的预测方法，其特征在于，包括：S1)将锂离子电池充电过程中阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合，得到斜率；S2)将锂离子电池电荷转移电阻与斜率进行线性拟合，同时根据电荷转移电阻与温度T的关系，得到锂离子电池充电电流或充电倍率与温度的条件模型，根据条件模型预测不同温度的临界析锂充电电流或充电倍率。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池析锂的预测方法，其特征在于，包括：S1)将锂离子电池充电过程中阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合，得到斜率；S2)将锂离子电池电荷转移电阻与斜率进行线性拟合，同时根据电荷转移电阻与温度T的关系，得到锂离子电池充电电流或充电倍率与温度的条件模型，根据条件模型预测不同温度的临界析锂充电电流或充电倍率。2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤S1)中线性拟合得到的方程为U＝kX+b，U为电位，k为斜率，b为截距，X为充电电流或充电倍率。3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤S1)具体为：在同一温度下，采用不同的充电倍率或充电电流对锂离子电池充电，记录阳极电位与电荷转移电阻，将阳极电位与充电电流或充电倍率进行线性拟合，得到斜率。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恺，黎钢，姚万浩，闫艳红，
申请(专利权)人：江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司，东莞塔菲尔新能源科技有限公司，深圳塔菲尔新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32