一种色差技术在检测储能器件状态上的应用制造技术

本发明专利技术属于对能量储存器件状态进行检测的技术领域，具体涉及一种色差技术在检测储能器件的不同部件状态上的应用。一种色差技术在检测储能器件状态上的应用，使用测色仪对储能器件任意区域随充放电、集流体以及温度的变化进行原位颜色测试，获取储能器件所测试区域的颜色数据变化，从而实现以色差技术评价储能器件任意区域的状态变化。本发明专利技术提供的基于色差技术检测方法可实时、直观、精确地印证在储能器件中储能电极材料在充放电过程中的状态变化，即其提供的颜色信号和色差的变化可以准确地、快速地、原位地反应其充放电状态变化，进而为储能器件中的储能材料的性能监管、评估提供了一条新的路径，是一种很有应用前景的检测方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种色差技术在检测储能器件状态上的应用


[0001]本专利技术属于对能量储存器件状态进行检测的
，具体涉及一种色差技术在检测储能器件的不同部件状态上的应用。

技术介绍

[0002]社会经济和科学技术的发展对储能系统提出了更高的要求，如何实现对能源高效和低成本地储存和转化成为促进能源结构转变和优化电力生产消费方式变革的战略性支撑，也是目前储能领域的研究热点之一。常见和被广泛研究的储能系统有锂离子电池、钠离子电池、镍镉电池和超级电容器等。其中，储能电极材料作为储能系统使用和发展的关键引起了人们的广泛关注。目前，除了需要进一步探索新型高性能的储能器件之外，对储能器件的运行进行监管、检测、评估和分析也是实现其的高效、快速和稳定发展的关键。这其中仍存在很多值得进一步探索问题。一方面，这些储能器件难以一直保持完美的电性能，它们在使用之后常常会出现电解质、电极等部件的退化、失效等问题，这就意味着其储能能力下降。如果及时定位到个部件的失效部分，排除失效原因，就能及时地有针对性地避免或修复性能下降的储能元件；另一方面，面对锂离子电池组等储能器件易于因过充、短路、热失控等引起起火或爆炸的问题，开发热管理测试技术和分析模型来研究和监控锂离子电池组等的热行为是非常必要的。
[0003]在过去的几十年里，许多方法被发展以用来探索储能器件的电性能、失效机理和安全问题。其中，电信号表征是最基本的检测方法，并已被广泛用于表征其电流、电压、功率、容量和稳定性等。此外，X射线断层扫描和中子散射方法被用来表征封装的商用锂电池组的内部结构，超声成像技术被开发用于研究软包电池的润湿过程和界面稳定性。但是，考虑到目前电池和超级电容器的大规模应用趋势和人们对安全问题的重视日益增加，上述检测技术无法同时高效地满足对储能器件的性能评估和热监管。因此，针对储能设备更精确、更安全的需求，探索一种新型快速、灵敏、经济、原位、无损检测的先进技术是非常必要的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述的问题，本专利技术的目的在于提供一种色差技术在检测储能器件状态上的应用。该应用可解决现有测试方法不能实时地和同时地测试储能器件的多种状态和性能的缺点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术公开如下技术方案：
[0006]一种色差技术在检测储能器件状态上的应用，使用测色仪对储能器件任意区域随充放电、集流体以及温度变化进行原位颜色测试，获取储能器件所测试区域的颜色数据变化，从而实现以色差技术独立评价储能器件任意区域的状态变化。所采用的具体的方法为：
[0007](1)使用测色仪对储能装置的能量存储器件的任意部分进行测试；
[0008](2)对得到的颜色数据进行记录，通过分析颜色数据的变化程度实现对储能器件不同部件的状态实时无损的表征。
[0009]进一步地，所述的测色仪可以是台式分光测色仪、手持分光测色仪、在线式分光测色仪、分光光度计(例如使用0
°
/45
°
测量结构或d/8积分球测量结构等的分光光度计)式测色仪、光电积分测色仪、光谱扫描式色差仪、数码摄像法、光谱成像技术等一系列所有利用相同、相似或者不同原理的获取颜色数据集的仪器和技术。
[0010]进一步地，所述储能器件为具有离子转移或者价态转变的储能系统。更优选地，所述具有离子转移或者价态转变的储能器件为金属离子电池体系、负离子电池体系、水系和有机系超级电容器、镍镉电池、金属/硫电池或柔性聚合物储能器件。
[0011]进一步地，所述获取储能器件所测试区域的颜色数据变化为采用颜色标准把测试储能器件的不同部件的颜色变化以数字等形式表达和记录下来；其中所述的颜色标准是CIEXYZ、CIELAB、CIELUV、CIEUVW、YUV、HSL/HSV、RGB和CMYK等颜色模型的一种或者几种。
[0012]所述的色差数据，是用来量化颜色在某一方向上变化程度的数据。色差数据的形式可以是基于任意颜色模型的、通过任意一种处理和计算方法而得出的数据，而不仅局限于某个色差公式。计算色差的公式，可以是CIE机构规定的色差公式，也可以是基于使用需要而人为特别规定的色差公式。
[0013]本专利技术通过颜色信号和色差变化来检测储能器件的电性能运行状态，并同时实现对其温度进行监控，这对实现储能器件能量储存和转化过程的高效运行有重要的意义。
[0014]所述的储能器件的状态包括运行/非运行状态、电压变化、容量变化(稳定、提升、下降和失效的一种或几种)、不同集流体的选取以及部件温度变化等多种相关状态的变化。
[0015]本专利技术通过上述应用可以实现对于储能器件检测的内容，包括：
[0016](1)实现对储能器件各部件的整体工作和运行状态的实时检测，例如：运行/非运行状态的判定，电压变化，容量变化(稳定、提升和衰减)；
[0017](2)对储能器件的任意位置进行独立评价，例如可以实现对储能材料上存在的正常区域、性能衰减区域和完全损坏区域进行区分；
[0018](3)对储能器件以不同的材料做集流体对电极材料产生的颜色变化进行区分，并以色差值独立评价集流体本身对储能材料电性能产生的影响。
[0019](4)在非运行和运行状态下，对储能材料、壳体和隔膜等储能装置部件的温度变化进行监测，实现对储能器件的热相关性能的监控。
[0020]本专利技术的基本原理是：
[0021]在储能器件工作过程中，即在其充放电过程中，材料和其所处的环境会发生连续动态的变化。对于任意电极材料和其所处的环境来说，工作过程中必然会发生以下一种以及一种以上的变化，这些变化包括但不限于：
①
载流子的嵌入和脱出；
②
载流子的吸附和脱附；
③
电极材料的价态变化；
④
电极材料的结构变化(如晶体结构变化、晶型转变、晶体结构坍塌等)；
⑤
生成副产物；
⑥
电极材料失效(电极材料断裂或脱落、电极材料变性等)等。对于储能器件的所有部件发生温度的变化，这些变化中的任意一种或者几种，都会导致电极或者其他部件的颜色发生变化。
[0022]通过使用测色仪，这些颜色和颜色的变化程度可以被精准地测量和计算。具体来说，测色仪测得样品在每一波长下的光源数据，即反射光谱，然后将其转化为基于颜色模型的颜色数据。常用的颜色模型主要有CIEXYZ、CIELAB、CIELUV、CIEUVW、YUV、HSL/HSV、RGB和CMYK等。进一步地，可以在不同颜色空间内对数据进行比较和计算处理，理论上来说，所有
的颜色空间和衡量颜色变化程度的计算都适用于本专利技术。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0024](1)本专利技术提供的基于色差技术检测方法可实时、直观、精确地印证在储能器件中储能电极材料在充放电过程中的状态变化，即其提供的颜色信号和色差的变化可以准确地、快速地、原位地反应其充放电状态变化，进而为储能器件中的储能材料的性能监管、评估提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种色差技术在检测储能器件状态上的应用，其特征在于，使用测色仪对储能器件任意区域随充放电、集流体以及温度的变化进行原位颜色测试，获取储能器件所测试区域的颜色数据变化，从而实现以色差技术评价储能器件任意区域的状态变化。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述测色仪为分光测色仪、分光光度计式测色仪、光电积分测色仪、光谱扫描式色差仪、数码摄像法、光谱成像技术。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述储能器件为基于载流子转移或者元素价态转变的储能器件。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述具有载流子转移或者价态转变的储能器件为金属离子电池体系、负离子电池体系、水系超级电容器、有机系超级电容器、镍镉电池、空气电池、金属/硫电池或柔性聚合物储能器件。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述获取储能材料所测试区域的颜色数据变化为采用颜色标准把测试储能器...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏涛，苏源惠，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：