一种锂离子电池自放电的检测方法及其应用与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池自放电的检测方法及其应用。

背景技术：

1、锂离子电池的自放电可以分为两类，一类为可逆自放电，是由内部短路引起的，另一类为不可逆损失，通常是由电解液在正负极上的氧化还原反应导致。无论是可逆自放电或不可逆自放电，都会使电池单体之间的自放电速度存在差异，在使用过程中会拉大电池间的不一致，这种自放电速率不一致的电芯如果在自放电筛选阶段没有挑选出来而正常使用，会因为某个电芯短板的问题而缩短电池包体的寿命。

2、目前，业内判断电池一致性的参数主要有内阻、电压差、容量差以及电池的自放电率等，其中，电压差使用的更为广泛，此种方法一般在锂离子电池化成过程中将电池充至一定的soc状态，通过延长搁置时间，记录一定时间搁置前后的电压差，作为筛选自放电的依据。cn112731178a公开了一种快速检测锂离子电芯自放电的工艺，包括以下步骤：分容后，静止时间为6～12h，首先测试ocv1，测试时间记为t1；然后在45～55℃的环境下，并对电芯表面施加5～8kg/cm2的压力，保持2～6小时；热压后测试电芯的开路电压值，记为ocv2，测试时间记为t2，并计算k值，k值＝(ocv1-ocv2)/(t2-t1)，取50～100pcs电芯的k值进行计算，计算k值的均值μk，计算k值的总体标准差σk，则电芯的k值标准为＜μk+3×σk；采用3西格玛原则来判断k值异常的电芯，将k值≥μk+3×σk降级处理，该发明可以快速将自放电较大的电芯筛选出来，可减少3～5天的储存时间，生产周期具有一定的优势。但是，这种筛选方法只能对自放电偏大的锂离子电池进行较好的筛选，对于微短路造成的自放电较小的电池，其识别率和精准度都较差，会出现漏检的问题。

3、因此，为解决上述技术问题，急需开发一种检测结果准确的针对自放电较小的锂离子电池自放电的检测方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池自放电的检测方法及其应用，所述检测方法通过在加压的条件下对待测电芯进行老化处理，并在加压的条件下测试待测电芯在老化前和老化后的开路电压，根据上述老化前后待测试电芯的开路电压差判定所述待测电芯的自放电情况，具有灵敏度高、检测结果准确的优势，更加适用于自放电较小的锂离子电池自放电的检测。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种锂离子电池自放电的检测方法，所述检测方法包括：

4、在加压的条件下对待测电芯进行老化处理，并在加压的条件下测试待测电芯在老化前和老化后的开路电压，根据老化前后待测试电芯的开路电压差判定所述待测电芯的自放电情况。

5、本发明提供的锂离子电池自放电的检测方法通过在加压的条件下对待测电芯进行老化处理，并在加压的条件下测试待测电芯在老化前和老化后的开路电压，最终根据上述老化前后待测试电芯的开路电压差判定所述待测电芯的自放电情况；由于加压可以保证在测试开路电压的整个过程中电芯内部的隔膜和极片一直是持续接触的状态，进而可以准确筛选出因内部隔膜打折或者微小粉尘颗粒等缺陷导致的自放电不合格的电芯，因此，本发明所提供锂离子电池自放电的检测方法具有灵敏度高、检测结果准确的优势，更加适用于自放电较小的锂离子电池自放电的检测，为锂离子电池自放电的检测提供了一种新的方法。

6、优选地，所述加压为夹板加压。

7、优选地，所述加压的压力为0.05～0.3mpa，例如0.07mpa、0.09mpa、0.11mpa、0.13mpa、0.15mpa、0.17mpa、0.19mpa、0.21mpa、0.23mpa、0.25mpa、0.27mpa或0.29mpa等，进一步优选为0.15～0.25mpa。

8、作为本发明的优选技术方案，本发明进一步限定加压的压力为0.05～0.3mpa可以对锂离子电池的自放电检测结果更加准确，如果加压的压力过小，则会导致电芯内部的隔膜和极片无法紧密接触，进而影响检测结果的准确性；如果加压的压力太大，则容易破坏隔膜或者极片的结构，同样也会影响检测结果的准确性。

9、优选地，所述老化处理的时间为2～8天，例如2天、3天、4天、5天、6天或7天等。

10、优选地，所述老化处理包括：常温老化，以及任选地高温老化。

11、示例性的所述常温指：22～28℃，例如23℃、24℃、25℃、26℃或27℃等。

12、优选地，所述老化处理包括：在40～50℃(例如41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃或49℃等)下老化处理1～2天(例如26h、28h、30h、32h、34h、36h、38h、40h、42h、44h、44h或46h等)，然后在常温下老化处理1～6天(例如1.5天、2天、2.5天、3天、3.5天、4天、4.5天、5天或5.5天等)。

13、作为本发明的优选技术方案，选择常温老化和高温老化相结合的方式进行老化处理，可以缩短老化所需时间，提高检测效率，同时不会影响检测结果的准确性。

14、优选地，所述老化处理前还包括对待测电芯依次进行预充、陈化和degas的步骤。

15、优选地，所述预充后待测电芯的剩余电量为20～70％，例如30％、40％、50％或60％等。

16、优选地，所述陈化的时间为1～3天，例如2天。

17、优选地，所述陈化的温度为35～50℃，例如37℃、39℃、41℃、43℃、45℃、47℃或49℃等。

18、优选地，所述检测方法具体包括如下步骤：

19、(1)在加压的条件下对一组电芯中每个待测电芯进行老化处理，并测试每个待测电芯在老化前和老化后的开路电压，分别得到每个待测电芯的初始开路电压ocv0和老化开路电压ocv1；

20、(2)分别计算每个待测电芯的初始开路电压ocv0与其老化开路电压ocv1的差值，得到每个待测电芯的电压差△vn，其中，n代表待测电芯在一组电芯中的编号；

21、(3)根据步骤(2)得到的每个待测电芯的电压差△vn计算得到该组电芯的平均电压差△v；

22、(4)根据每个待测电芯的电压差△vn和该组电芯的平均电压差△v进行判断，得到每个待测电芯自放电的检测情况。

23、由上述内容可以看出，本发明提供的锂离子电池自放电的检测方法实际上是以一组电芯为一个整体，可以快速筛选出自放电不合格的电芯，具有灵敏度高以及检测结果准确的优势，能有效挑选出因内部隔膜打折或微小粉尘颗粒等缺陷而导致自放电异常的电芯，为锂离子电池自放电的检测提供了一种新的方法。

24、具体而言，首先在加压的条件下，对一组电芯进行老化处理，并测试该组电芯中每个待测电芯在老化前和老化后的开路电压，得到每个电芯的初始开路电压ocv0以及老化开路电压ocv1，限定在加压的条件下进行初始开路电压ocv0和老化开路电压ocv1的测试，是因为加压可以保证在测试开路电压的整个过程中电芯内部的隔膜和极片一直是持续接触的状态，进而可以准确筛选出因内部隔膜打折或者微小粉尘颗粒等缺陷导致的自放电不合格的电芯；然后，分别计算每个待测电芯的初始开路电压ocv0与其老化开路电压ocv1的差值，即ocv0-ocv1，得到每个待测电芯的电压差△vn，再根据每个待测电芯的电压差计算得到该组电芯的平均电压差△v；最后，根据每个待测电芯的电压差△vn和该组电芯的平均电压差△v，依次判断该组电芯中每个待测电芯的自放电检测结果是否合格，同时可以看出，每个待测电芯的自放电检测结果是否合格其实是基于其所述一组电芯的自放电检测结果而言的，相同的待测电芯置于不同组的电芯中，其自放电的检测结果可能并不相同。

25、优选地，步骤(1)所述一组电芯的个数为30～150个，例如40个、50个、60个、70个、80个或90个等，进一步优选为50～100个。

26、优选地，步骤(4)所述判断的方法具体包括：依次判断该组电芯中每个待测电芯是否满足式ⅰ，若满足，则判定该待测电芯的自放电检测结果为合格，否则为不合格；

27、△v-3σ≤△vn≤△v+3σ

28、式ⅰ；

29、式ⅰ中，△vn代表编号为n的待测电芯的电压差，单位为mv；△v代表一组电芯的平均电压差，单位为mv；σ代表一组电芯电压差的标准差，单位为mv。

30、上述σ为标准差，按照标准差的定义进行计算即可。

31、作为本发明的优选技术方案，限定高温和常温结合的方式进行老化，可以缩短检测所需时间。优选地，所述检测方法包括如下步骤：

32、(1)将30～150个待测电芯设定为一组，对所述一组电芯依次进行预充、陈化和degas，将degas结束后的一组电芯在40～50℃下采用夹板加压老化1～2天，再在常温下采用夹板加压老化1～6天，压力为0.05～0.3mpa，并在加压的条件下测试每个待测电芯在老化前和老化后的开路电压测试，分别得到每个待测电芯的初始开路电压ocv0和老化开路电压ocv1；

33、(2)分别计算每个待测电芯的初始开路电压ocv0与其老化开路电压ocv1的差值，得到每个待测电芯的电压差△vn，其中，n代表待测电芯在一组电芯中的编号；

34、(3)根据步骤(2)得到的每个待测电芯的电压差△vn计算该组电芯的平均电压差△v；

35、(4)根据每个待测电芯的电压差△vn和该组电芯的平均电压差△v，依次判断该组电芯中每个待测电芯是否满足式ⅰ，若满足，则判定该待测电芯的自放电检测结果为合格，否则为不合格；

36、△v-3σ≤△vn≤△v+3σ

37、式ⅰ；

38、式ⅰ中，△vn代表编号为n的待测电芯的电压差，单位为mv；△v代表一组电芯的平均电压差，单位为mv；σ代表一组电芯电压差的标准差，单位为mv。

39、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的检测方法在锂离子电池制备中的应用。

40、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

41、本发明提供的锂离子电池自放电的检测方法通过在加压的条件下对待测电芯进行老化处理，并在加压的条件下测试待测电芯在老化前和老化后的开路电压，最终根据上述老化前后待测试电芯的开路电压差判定所述待测电芯的自放电情况。由于加压可以保证在测试开路电压的整个过程中电芯内部的隔膜和极片一直是持续接触的状态，进而可以准确筛选出因内部隔膜打折或者微小粉尘颗粒等缺陷导致的自放电不合格的电芯，因此，所述检测方法具有灵敏度高、检测结果准确的优势，更加适用于自放电较小的锂离子电池自放电的检测，为锂离子电池自放电的检测提供了一种新的方法。