专利名称：锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法。
背景技术：
随着全球范围内的能源危机及环境污染问题日益严重，寻找绿色可持续发展的新能源己成为能源领域的主要发展方向。电动汽车作为一种节能环保的新能源交通工具正在得到迅速发展，锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、绿色无污染等优点，使其成为备受瞩目的动力电源之一。但大容量理离子电池的安全性一直是制约其发展的主要问题之 一，在滥用条件下，如高温、内短路、挤压、振动等情况下，电池也会冒烟、着火甚至爆炸，给用户带来安全隐患。因此，提高理离子电池的安全性一直是动力电池研究的主要方向。目前，对锂离子电池安全性能的研究主要集中在对电池材料和电池外部保护电路的设计领域，而对于电池制造过程中产生的内部状态异常电池的检测筛选方法则鲜有报道。事实上，在电池制造过程中很容易出现注液量不足，电池漏液，电池内部析锂，极片接带、断带等异常现象，这些异常电池有些在后期性能及外观检验中可以发现，有些则很难从电池的外观及可筛选的性能数据上体现出来，容易混入正常电池而进入正常的使用阶段，存在很大的安全隐患。因此，亟待开发出一种能够在电池制造的过程中就能够发现电池内部异常现象的方法对企业具有重大的实践意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种能够在锂离子电池制造过程中就能够检测出锂离子电池内部异常的锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法。本发明为实现上述目的，采用以下技术方案一种锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法，将锂离子电池放入化成设备中，通过检测锂离子化成充电过程中的电压和电流信号来检测电池内部状态，锂离子电池化成充电过程分为恒流充电阶段和恒压充电阶段恒流充电阶段即给定电流信号，得到的电压响应信号是按照一定规律连续上升的，即dV/dt恒正，如果电压曲线在此过程中上升趋势出现异常的甚至出现电压下降的情况，即dV/dt异常甚至出现负值，则说明电池内部状态出现异常。恒压充电阶段即给定电压信号，得到的电流响应信号曲线是按照一定规律连续下降的，且下降速度逐渐减慢，即dl/dt恒负且其绝对值逐渐减小，如果电流曲线在此过程下降速度异常甚至出现正值，对应的恒压充电时间变长，则说明电池内部状态出现异常。在恒流阶段，如果电压信号出现异常，表明电池内部出现严重析锂、极片接带、注液量严重不足、极耳焊接不良以及极片涂覆异常现象。在恒压阶段，如果电流信号出现异常，导致恒压充电时间变长，表明电池内部负极表面出现大面积死区及轻微析锂现象，造成这种析锂的原因是排气不充分，注液量轻微不足，极片水分含量过高。
电流信号与电压信号如果同时出现异常，表明电池内部的注液量不足，极片接带现象。所述恒流充电和恒压充电是在稳定的室温条件下进行。本发明的有益效果是一方面挑选准确度高，避免不良品流入下道工序；另一方面可以及时反馈前序生产中出现的问题并指导其进行问题整改，对确保电池性能、降低生广成本和提闻生广效率具有重要意义。
图I是本发明几种异常现象曲线 图2是实施例I的正常曲线图；、 图3是实施例2的正常曲线图。
具体实施例方式下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式
。如图I所示，本发明的工作原理
锂离子电池化成充电过程分为恒流充电阶段和恒压充电阶段
恒流充电阶段即给定电流信号，得到的电压响应信号是按照一定规律连续上升的。得到的电压响应信号是按照一定规律连续上升的，即dV/dt恒正，如果电压曲线在此过程中上升趋势出现异常的甚至出现电压下降的情况，即dV/dt异常甚至出现负值，则说明电池内部状态出现异常。恒压充电阶段即给定电压信号，得到的电流响应信号是按照一定规律连续下降的，且下降速度逐渐减慢，即dl/dt恒负且其绝对值逐渐减小。如果电流在此过程下降速度异常甚至出现正值，对应的恒压充电时间变长，则说明电池内部状态出现异常。实施例I
一种以磷酸铁锂为正极材料体系的能量型锂离子动力电池，控制稳定的室温条件对电池进行化成充电。观察其化成曲线，发现如下几种异常曲线异常一恒压充电时间大于正常电池3-5分钟，由于即使正常电池的恒压充电时间也会有波动，考虑到一定的极差范围，3分钟是一个明显的分界点，且恒压充电过程中，电流信号异常，dl/dt出现正值，如附图I所示。这种电池负极表面出现大量的死区，和少量的析锂。异常二 恒流充电过程中恒压信号出现异常，由于3. 4V是恒流充电过程中一个明显的特征点，当电压大于3. 4V之后，电压的上升速度基本恒定，且在电压上升过程中出现尖峰，峰值电压达到3. 8V以上，即电压基本稳定的上升中出现极大值；恒压充电过程中电流信号也出现异常，导致恒压充电时间很长，如附图I所示。这种电池负极表面涂覆不良，有大面积露箔，露箔处出现严重的析锂。异常三恒流充电过程中恒压信号出现异常，充电开始阶段，电压迅速升高至
3.4V以上，然后升高的速度缓慢，即dV/dt的值很小，电压升高过程中出现波纹状特征，充电过程难以出现恒压充电阶段，如附图I所示。这种电池注液量严重偏低15%以上。异常四恒流充电过程中恒压信号出现异常，当电压大于3. 4V之后，电压的上升速度出现增大和减小的两个转折点，即dV/dt稳定的出现正值、负值、正值的转换，电压值出现很明显的极大值(3. 6-3. 8V)和极小值(3. 5-3. 75V)，如附图I所示。这种电池负极表面出现大面积严重的析锂。异常五恒流充电过程中恒压信号出现异常，当电压大于3. 4V之后，电压迅速上升的阶段出现较早，且上升的过程中出现明显的转折点，电压高于3. 6V后恢复正常状态。如附图I所示。这种电池会出现极片接带或极耳焊接不良等导致电池内阻增大的异常因素。实施例2
一种以磷酸铁锂为正极材料体系的功率型锂离子动力电池，控制稳定的室温条件对电池进行化成充电。
观察其化成曲线，发现如下异常曲线
异常六恒压充电时间大于正常电池5分钟之上，恒压充电过程中，电流信号异常，dl/dt出现正值，如附图I所示。这种电池内部状态有两种情况一种负极表面出现大面积死区，且有轻微的析锂；另一种是注液量偏低约5%左右。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法，其特征在于将锂离子电池放入化成设备中，通过检测锂离子化成充电过程中的电压和电流信号来检测电池内部状态，锂离子电池化成充电过程分为恒流充电阶段和恒压充电阶段恒流充电阶段即给定电流信号，得到的电压响应信号是按照一定规律连续上升的，即dv/dt恒正，如果电压曲线在此过程中上升趋势出现异常的甚至出现电压下降的情况，即dv/dt异常甚至出现负值，则说明电池内部状态出现异常； 恒压充电阶段即给定电压信号，得到的电流响应信号曲线是按照一定规律连续下降的，且下降速度逐渐减慢，即dl/dt恒负且其绝对值逐渐减小，如果电流曲线在此过程下降速度异常甚至出现正值，对应的恒压充电时间变长，则说明电池内部状态出现异常。
2.根据权利要求I所述的锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法，其特征在于在恒流阶段，如果电压信号出现异常，表明电池内部出现严重析锂、极片接带、注液量严重不足、极耳焊接不良以及极片涂覆异常现象。
3.根据权利要求I或2所述的锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法，其特征在于在恒压阶段，如果电流信号出现异常，导致恒压充电时间变长，表明电池内部负极表面出现大面积死区及轻微析锂现象，造成这种析锂的原因是排气不充分，注液量轻微不足，极片水分含量过高。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法，其特征在于电流信号与电压信号如果同时出现异常，表明电池内部的注液量不足，极片接带现象。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池内部状态检测及无损筛选的方法，其特征在于所述恒流源充电和恒压源充电是在稳定的室温条件下进行。
全文摘要
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其涉及，将锂离子电池放入化成设备中，锂离子电池化成充电过程分为恒流充电阶段和恒压充电阶段恒流充电阶段即给定电流信号，得到的电压响应信号是按照一定规律连续上升的，电压的上升速度持续增加，如果电压曲线在此过程中上升速度连续出现异常，则说明电池内部状态出现异常；恒压充电阶段即给定电压信号，得到的电流响应信号曲线是按照一定规律连续下降的，且下降速度逐渐减慢，如果电流曲线在此过程下降速度异常，则说明电池内部状态出现异常。有益效果一方面挑选准确度高，避免不良品流入下道工序；另一方面可以及时反馈前序生产中出现的问题并指导其进行问题整改。
文档编号G01R31/36GK102736034SQ20121022199
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者张智贤, 张玉通, 门鹏, 阴育新 申请人:力神迈尔斯动力电池系统有限公司