一种电池原位析锂检测和电池容量修复系统及方法与流程

本发明涉及电池检测，尤其涉及一种电池原位析锂检测和电池容量修复系统及方法。

背景技术：

1、电池在频繁的充放电使用后易发生析锂，析锂的产生会影响降低电池的安全特性，因此析锂的检测和判断变得尤为重要。目前，常见的析锂方法大致分为通入植入第三支电极的方式、通过先进分析表征方式、拆解目视法，目前存在的问题是常见的析锂方法都需要破坏电池才能进行析锂观察。

2、中国专利公开号：cn202210022682.0公开了一种电池析锂检测方法，包括获取待检测电池在放电过程中预设时间段的电压信号和电流信号。根据上述信号确定第一目标特征参数，所述第一目标特征参数用于表征所述电压信号中处于稳定状态的本征模函数。基于所述第一目标特征参数和所述电流信号，确定所述待检测电池是否发生析锂。其中，需要根据变分模态分解算法确定多个本征模函数及各本征模函数对应的中心频率。实现该方案电池析锂检测成本高、检测效率低且实用性低。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种电池原位析锂检测和电池容量修复系统及方法，用以克服现有技术中电池析锂检测成本高、检测效率低且实用性低的问题。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供一种电池原位析锂检测和电池容量修复系统，包括，

3、获取模块，用以对新鲜电池进行老化测试以获取目标电池各参数的标准阈值；

4、测试模块，用以测试目标电池得到测试数据，所述测试模块内设有多阶段恒压放电单元、小电流充放电单元和低温交流阻抗单元，所述多阶段恒压放电单元，用以对目标电池进行多阶段恒压放电测试，得到目标电池第一次阶梯放电的容量d3、第二次阶梯放电的容量d4和目标电池标称容量d5，所述小电流充放电单元，用以对目标电池进行小电流充放电测试，得到目标电池的放电容量d6和目标电池的放电电压u1，所述低温交流阻抗单元，用以对目标电池进行低温交流阻抗测试，得到目标电池的欧姆阻抗和目标电池的固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和；

5、分析模块，用以根据所述获取模块获取的标准阈值和所述测试模块测试得到的测试数据对目标电池进行分析，包括根据目标电池的第一次阶梯放电的容量d3对目标电池的析锂风险进行分析、根据目标电池的微分容量曲线对目标电池的析锂风险进行分析和根据目标电池的欧姆阻抗对目标电池的析锂风险进行分析，以判断目标电池的析锂风险，所述分析模块针对不同分析过程分别对目标电池进行标记，存在析锂风险时标记为正，不存在析锂风险时标记为负；

6、判断模块，用以根据电池分析结果中目标电池的标记判断电池状态，所述电池状态包括a级风险、b级风险和不存在析锂风险；

7、处理模块，用以根据电池状态对目标电池进行处理，判定目标电池是否为老化电池，是否需要容量修复；

8、修复模块，用以对老化电池进行修复。

9、进一步地，所述获取模块对新鲜电池进行老化测试，并将测试结果作为目标电池对应参数的标准阈值，所述老化测试包括多阶段恒压放电测试、小电流充放电测试和低温交流阻抗测试，其中，

10、在进行多阶段恒压放电测试时，所述获取模块在预设第一电池容量c1条件下对新鲜电池恒流充电至预设第一电压v1，再恒压充电至预设第二电池容量c2,得到标准第一次阶梯放电的容量d1，静置预设第一时间间隔△t1后，对新鲜电池在预设第二电池容量c2条件下恒流放电至预设第二电压v2,再恒压放电至预设第三电池容量c3，得到标准第二次阶梯放电的容量d2，设定第一阈值为e0，电池标称容量为d，e0＝d2/d,所述电池标称容量为d是指电池o.2c放电时的放电容量，其中c为电池额定容量；

11、在进行小电流充放电测试时，所述获取模块在预设第三电池容量c3条件下对新鲜电池恒流充电至预设第三电压v3，再恒压充电至预设第四电池容量c4，静置预设第二时间间隔△t2，在预设第五电池容量c5条件下恒流放电至预设第四电压v4，静置预设第二时间间隔△t2，在预设第五电池容量c5条件下恒流充电至预设第五电压v5，静置预设第二时间间隔△t2，得到标准放电容量d0、标准放电电压u0，根据标准放电容量d0、标准放电电压u0做增量容量分析，绘制dq/dv-v微分容量曲线，得到标准微分容量曲线；

12、在进行低温交流阻抗测试时，所述获取模块在预设第一温度t1和预设第六电池容量c6条件下对新鲜电池充电至预设动力电池电荷量soc1，在预设第二温度t2静置预设第三时间间隔△t3，进行交流阻抗测试，绘制交流阻抗实部-虚部曲线，并采用z-view软件进行二阶rc电路拟合得到标准欧姆阻抗和标准固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和，设定标准欧姆阻抗为f0，标准固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和为g0。

13、进一步地，在对目标电池进行测试时，所述多阶段恒压放电单元在预设第一电池容量c1条件下对目标电池恒流充电至预设第一电压v1，再恒压充电至预设第二电池容量c2,得到目标电池的第一次阶梯放电的容量d3，静置预设第一时间间隔△t1后，在预设第二电池容量c2条件下恒流放电至预设第二电压v2,再恒压放电至预设第三电池容量c3，得到目标电池的第二次阶梯放电的容量d4；

14、所述小电流充放电单元在预设第三电池容量c3条件下对目标电池恒流充电至预设第三电压v3，再恒压充电至预设第四电池容量c4，静置预设第二时间间隔△t2，在预设第五电池容量c5条件下恒流放电至预设第四电压v4，静置预设第二时间间隔△t2，在预设第五电池容量c5条件下恒流充电预设第五电压v5，静置预设第二时间间隔△t2，得到目标电池的放电容量d6，目标电池的放电电压u1，根据目标电池的放电容量d6，目标电池的放电电压u1做增量容量分析，绘制dq/dv-v微分容量曲线，得到目标电池的微分容量曲线；

15、所述低温交流阻抗单元在预设第一温度t1和预设第六电池容量c6条件下对目标电池充电至soc1，在预设第二温度t2静置预设第三时间间隔△t3后进行交流阻抗测试，绘制交流阻抗实部-虚部曲线，并进行二阶rc电路拟合得到目标电池的欧姆阻抗和目标电池的固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和,设定目标电池的欧姆阻抗为f1，目标电池的固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和为g1。

16、进一步地，所述分析模块将目标电池的第一次阶梯放电的容量d3与预设放电容量c0进行比对，并根据比对结果对目标电池的析锂风险进行分析，其中，

17、当d3＜c0时，设定目标电池判定值为e1，设定e1＝d4/d5,所述分析模块将e1与e0进行比对，并根据比对结果对目标电池的析锂风险进行分析，其中，

18、若e1≥e0，所述分析模块判定目标电池存在析锂风险，并对该目标电池标记为正；

19、若e1＜e0，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负；

20、当d3≥c0时，所述分析模块对目标电池进行重新测试，得到修正目标电池的第一次阶梯放电的容量d3’，其中，

21、当d3’≥c0时，所述分析模块剔除该目标电池多阶段恒压放电单元的测试数据；

22、当d3’＜c0时，所述分析模块获取修正目标电池的第二次阶梯放电的容量d4’，设定修正目标电池判定值为e1’，e1’＝d4’/d5,所述分析模块将e1’与e0进行比对，并根据比对结果对目标电池的析锂风险进行分析，其中，

23、若e1’≥e0，所述分析模块判定目标电池存在析锂风险，并对该目标电池标记为正；

24、若e1’＜e0，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负。

25、进一步地，所述分析模块将所述小电流充放电单元测试得到的目标电池的微分容量曲线与标准微分容量曲线在预设第六电压v6和预设第七电压v7处的峰谷进行比对，并根据比对结果对目标电池进行析锂风险判定，其中，

26、当预设第六电压v6目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现左移，且预设第七电压v7目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现右移，所述分析模块判定需要对目标电池进行数据分析；

27、当预设第六电压v6目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现左移，且预设第七电压v7目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现左移，所述分析模块判定不需要对目标电池进行数据分析；

28、当预设第六电压v6目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现右移，且预设第七电压v7目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现右移，所述分析模块判定不需要对目标电池进行数据分析；

29、当预设第六电压v6目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现右移，且预设第七电压v7目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现左移，所述分析模块判定不需要对目标电池进行数据分析；

30、当需要对目标电池进行数据分析时，所述分析模块获取预设第六电压v6处标准微分容量曲线的增量容量分析阈值h0、预设第六电压v6处目标电池的微分容量曲线的增量容量分析阈值h1、预设第七电压v7处目标电池的微分容量曲线的增量容量分析阈值h2和预设第七电压v7处目标电池的微分容量曲线的增量容量分析阈值h0’，所述分析模块将h0、h1、h0’和h2进行比对，并根据比对结果判定目标电池的析锂风险，其中，

31、当h1＜h0，且h1＞h2，h2＜h0’时，所述分析模块判定目标电池存在析锂风险，并对该目标电池标记为正；

32、当h1＜h0，且h1＞h2，h2≥h0’时，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负；

33、当h1＜h0，且h1≤h2，h2＜h0’时，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负；

34、当h1≥h0，且h1＞h2，h2≥h0’时，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负；

35、当h1≥h0，且h1≤h2，h2≥h0’时，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负；

36、当h1≥h0，且h1≤h2，h2＜h0’时，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负。

37、进一步地，所述分析模块根据低温交流阻抗单元的测试结果将目标电池的欧姆阻抗与标准欧姆阻抗，目标电池的固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和与标准固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和进行对比，并根据比对结果对目标电池进行析锂风险判定，设定标准欧姆阻抗为f0，标准固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和为g0，目标电池的欧姆阻抗为f1，目标电池的固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和为g1，其中，

38、当f1＜f0，且g1＞g0时，所述分析模块判定目标电池存在析锂风险，并对该目标电池标记为正；

39、当f1＜f0，且g1≤g0时，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负；

40、当f1≥f0，且g1＞g0时，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负；

41、当f1≥f0，且g1≤g0时，所述分析模块判定目标电池不存在析锂风险，并对该目标电池标记为负。

42、进一步地，所述判断模块根据电池分析结果判断电池状态，其中，

43、当目标电池在多阶段恒压放电分析结果标记为正，小电流充放电分析结果标记为正，且低温交流阻抗分析结果标记为正时，所述判断模块判定该目标电池的析锂风险为a级风险；

44、当目标电池在多阶段恒压放电分析结果标记为正，在小电流充放电分析结果标记为负，且在低温交流阻抗分析结果标记为正时，所述判断模块判定该目标电池的析锂风险为a级风险；

45、当目标电池在多阶段恒压放电分析结果标记为正，在小电流充放电分析结果标记为正，且在低温交流阻抗分析结果标记为负时，所述判断模块判定该目标电池的析锂风险为a级风险；

46、当目标电池在多阶段恒压放电分析结果标记为负，在小电流充放电分析结果标记为正，且在低温交流阻抗分析结果标记为正时，所述判断模块判定该目标电池的析锂风险为b级风险；

47、当目标电池在多阶段恒压放电分析结果标记为正，在小电流充放电分析结果标记为负，且在低温交流阻抗分析结果标记为负时，所述判断模块判定该目标电池的析锂风险为b级风险；

48、当目标电池在多阶段恒压放电分析结果标记为负，在小电流充放电分析结果标记为正，且在低温交流阻抗分析结果标记为负时，所述判断模块判定该目标电池的析锂风险为b级风险；

49、当目标电池在多阶段恒压放电分析结果标记为负，在小电流充放电分析结果标记为负，且在低温交流阻抗分析结果标记为正时，所述判断模块判定该目标电池的析锂风险为b级风险；

50、当目标电池在多阶段恒压放电分析结果标记为负，在小电流充放电分析结果标记为负，且在低温交流阻抗分析结果标记为负时，所述判断模块判定该目标电池的不存在析锂风险。

51、进一步地，所述处理模块根据电池状态对目标电池进行处理，其中，

52、当该目标电池为a级风险时，所述处理模块判定该目标电池为老化电池，需要进行容量修复；

53、当该目标电池为b级风险时，所述处理模块选取目标电池被标记为正的测试数据，将各测试数据与各标准阈值进行比对，根据比对结果对目标电池进行判定，其中，若存在测试数据数值大于两倍标准阈值，所述处理模块判定该电池为老化电池，需要进行容量修复；若不存在测试数据数值大于两倍标准阈值，所述处理模块判定该电池为非老化电池，可待下次维保进行容量恢复处理；

54、当该目标电池不存在析锂风险时，所述处理模块判定该目标电池为老化电池，不需要进行容量修复。

55、进一步地，所述修复模块对需要进行容量修复的目标电池以预设第一修复电池容量c1’进行恒流放电，当放电至截止电压为预设修复电压v’时，将目标电池恒压放电至预设第二修复电池容量c2’。

56、另一方面，本发明还提供一种电池原位析锂检测和电池容量修复方法，包括，

57、步骤s1，通过获取模块对新鲜电池进行老化测试以获取目标电池各参数的标准阈值；

58、步骤s2，通过测试模块测试目标电池得到测试数据，在进行测试时，通过多阶段恒压放电单元对目标电池进行多阶段恒压放电测试，得到目标电池第一次阶梯放电的容量d3、第二次阶梯放电的容量d4和目标电池标称容量d5，通过小电流充放电单元对目标电池进行小电流充放电测试，得到目标电池的放电容量d6和目标电池的放电电压u1，通过低温交流阻抗单元对目标电池进行低温交流阻抗测试；

59、步骤s3，通过分析模块根据标准阈值和测试数据对目标电池进行分析，并根据分析结果判断目标电池的析锂风险，根据风险判断结果进行标记；

60、步骤s4，通过判断模块根据目标电池的标记判断电池状态；

61、步骤s5，通过处理模块根据电池状态判定目标电池是否为老化电池；

62、步骤s6，通过修复模块对老化电池进行修复。

63、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，所述系统通过获取模块对新鲜电池进行老化测试以获取目标电池各参数的标准阈值，得到电池正常工作的各项参数，从而保证数据的准确性，提高电池析锂检测效率，所述各参数包括第一次阶梯放电的容量、第二次阶梯放电的容量、dq/dv-v微分容量曲线、欧姆阻抗和固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和，所述测试模块中多阶段恒压放电单元、小电流充放电单元和低温交流阻抗单元对目标电池进行测试，得到目标电池的各测试数据，从而获取目标电池的实际状态，保证数据的可靠性，进一步提高电池析锂检测效率，在得到测试数据后所述分析模块将标准阈值和测试数据进行分析，并对存在析锂风险的电池标记为正，不存在析锂风险的电池标记为负从而根据各测试数据初步判定目标电池的析锂风险，以提高电池析锂检测效率，所述判断模块根据电池分析结果中目标电池的标记判断电池状态，进一步确定电池析锂风险，从而提高电池析锂检测效率，所述处理模块根据电池状态对目标电池进行处理，判定目标电池是否为老化电池，是否需要容量修复，从而提高电池析锂检测效率，所述修复模块，用以对需要修复的目标电池进行修复，从而恢复电池的工作状态，部分消除电池表面析锂。

64、尤其，所述获取模块进行多阶段恒压放电测试、小电流充放电测试和低温交流阻抗测试，分别得到标准第一次阶梯放电的容量d1、标准第二次阶梯放电的容量d2、第一阈值e0、标准放电容量d0、标准放电电压u0、标准微分容量曲线、标准欧姆阻抗和标准固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和，从而明确各标准阈值，确定目标电池正常工作的数据，从而提高电池析锂检测效率。

65、尤其，所述多阶段恒压放电单元对目标电池进行测试得到第一次阶梯放电的容量d3和目标电池的第二次阶梯放电的容量d4，所述小电流充放电单元对目标电池进行测试得到目标电池的放电容量d6、目标电池的放电电压u1和目标电池的微分容量曲线，所述低温交流阻抗单元得到目标电池的欧姆阻抗和目标电池的固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和，从而获取目标电池的实际状态，保证数据的有效性，提高电池的析锂检测效率。

66、尤其，所述分析模块在对多阶段恒压放电单元测试得到的测试数据进行分析时，当目标电池第一次阶梯放电的容量d3大于等于c0时，所述分析模块对目标电池进行重新测试，得到修正目标电池的第一次阶梯放电的容量d3’，从而保证测试数据的有效性，提高电池的析锂检测效率，当目标电池第一次阶梯放电的容量d3小于c0时，所述分析模块将目标电池判定值e1与第一阈值e0进行比对，根据e1与e0的比对结果得到目标电池的析锂风险，从而初步判定目标电池是否正常，提高电池的析锂检测效率，在得到修正目标电池的第一次阶梯放电的容量d3’后，所述分析模块对该目标电池进行分析，当修正目标电池的第一次阶梯放电的容量d3’大于等于c0时，所述分析模块剔除该目标电池多阶段恒压放电单元的测试数据，从而保证测试数据的有效性，当修正目标电池的第一次阶梯放电的容量d3’小于c0时，所述分析模块将修正目标电池判定值为e1’与第一阈值e0进行比对，根据比对结果得到目标电池的析锂风险，从而初步判定目标电池是否正常，提高电池的析锂检测效率。

67、尤其，所述分析模块将所述小电流充放电单元目标电池的微分容量曲线与标准微分容量曲线在预设第六电压v6和预设第七电压v7处的峰谷进行比对，当预设第六电压v6目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现左移，且预设第七电压v7目标电池的微分容量曲线峰谷相对标准微分容量曲线峰谷出现右移时，所述分析模块将预设第六电压v6处标准微分容量曲线的增量容量分析阈值h0、预设第六电压v6处目标电池的微分容量曲线的增量容量分析阈值h1、预设第七电压v7处目标电池的微分容量曲线的增量容量分析阈值h2和预设第七电压v7处目标电池的微分容量曲线的增量容量分析阈值h0’进行比对，并根据比对结果对目标电池进行标记，从而进一步判定目标电池存在析锂的风险，提高电池的析锂检测效率。

68、尤其，所述分析模块根据低温交流阻抗单元的测试结果将目标电池的欧姆阻抗与标准欧姆阻抗，目标电池的固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和与标准固体电解质阻抗与固体电解质阻抗的和进行对比，根据比对结果进一步判定目标电池存在析锂风险，对目标电池进行标记，从而进一步判定目标电池存在析锂的风险，提高电池的析锂检测效率。

69、尤其，所述判断模块根据电池分析结果中目标电池的标记判断电池状态，从而进一步对电池析锂风险进行级别判定，提高电池的析锂检测效率。