锂电池正负极容量衰减速率分析方法及系统与流程

本发明属于锂电池测试，具体涉及一种锂电池正负极容量衰减速率分析方法及系统。

背景技术：

1、锂电池由正极、负极以及其它辅材构成，随着电池的充放电循环，电池的正负极容量均会逐步发生损失，在电池的开发过程中，需要对循环性能不佳的正极或负极进行更换，以提高电池整体的循环性能。此时就不仅需要判断电池中正极、负极是否发生了容量的衰减，还需要能够进一步判断正极、负极容量衰减的速率。目前，通常需要对电池进行拆解，通过测量正极、负极材料的容量，来判断正极、负极容量哪一个衰减的更快；采用这种方法操作复杂、效率较低，且难以实现准确的分析。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锂电池正负极容量衰减速率分析方法，在不拆解电池的情况下，实现对锂电池正极、负极容量衰减速率的准确分析。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、锂电池正负极容量衰减速率分析方法，包括：

4、获取新鲜电池在第一次充电过程中的电压与容量数据，并根据获取的电压与容量数据得到电压对容量的微分与容量所对应的第一关系曲线；

5、获取老化电池进行再次充电过程中的电压与容量数据，并根据获取的电压与容量数据得到电压对容量的微分与容量所对应的第二关系曲线，所述老化电池为对新鲜电池进行循环充放电后放电至低于设定电压的电池；

6、比较第一关系曲线与第二关系曲线上在曲线最右侧出现的凹槽图形的完整程度，得到锂电池负极容量衰减速率与锂电池正极容量衰减速率之间的大小关系。

7、在一些实施例中，当第一关系曲线的凹槽图形的完整程度较第二关系曲线的凹槽图形的完整程度更高时，则锂电池负极容量衰减速率大于正极容量衰减速率；和/或

8、当第二关系曲线的凹槽图形的完整程度较第一关系曲线的凹槽图形的完整程度更高时，则锂电池正极容量衰减速率大于负极容量衰减速率；和/或

9、当第一关系曲线与第二关系曲线的凹槽图形的完整程度相同或完整程度的差异在设定值范围内时，则锂电池正极与负极的容量衰减速率相同；

10、凹槽图形的完整程度是指凹槽图形左端端点与右端端点的纵坐标差值，凹槽图形的纵坐标差值越小则表示其完整程度越高。

11、在一些实施例中，所述新鲜电池采用高镍三元正极材料，按摩尔比所述高镍三元正极材料中ni相对于ni、co、mn总和的含量占比不小于80%。

12、在一些实施例中，对新鲜电池进行第一次充电与对放电后的老化电池进行再次充电的充电截止电压相同，充电截止电压不小于4.1v。

13、在一些实施例中，所述充电截止电压为4.2v-4.3v。

14、在一些实施例中，对循环充放电后的电池放电至低于4v。

15、在一些实施例中，当循环充放电后的电池的电压低于设定电压时，以当前状态下的电池作为老化电池。

16、在一些实施例中，所述凹槽图形左端端点与右端端点的横坐标差值不小于1%soc，其中soc为电池容量百分比。

17、在一些实施例中，对新鲜电池进行第一次充电与对放电后的老化电池进行再次充电所采用的充电倍率相同，且充电倍率小于0.5c。

18、另一方面，本发明还提供一种锂电池正负极容量衰减速率分析系统，包括：

19、第一曲线获取单元，所述第一曲线获取单元用于根据获取的新鲜电池在第一次充电过程中的电压与容量数据，得到电压对容量的微分与容量所对应的第一关系曲线；

20、第二曲线获取单元，所述第二曲线获取单元用于根据获取的老化电池进行再次充电过程中的电压与容量数据，得到电压对容量的微分与容量所对应的第二关系曲线，所述老化电池为对新鲜电池进行循环充放电后放电至低于设定电压的电池；

21、衰减速率分析单元，所述衰减速率分析单元用于比较第一关系曲线与第二关系曲线上在曲线最右侧出现的凹槽图形的完整程度，并根据比较结果对锂电池正负极容量衰减速率进行分析。

22、在一些实施例中，所述衰减速率分析单元用于分别获取第一关系曲线与第二关系曲线上凹槽图形的左端端点与右端端点的纵坐标差值，并根据对凹槽图形的纵坐标差值的比较结果对锂电池正负极容量衰减速率进行分析。

23、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

24、在对采用高镍三元正极材料的电池进行研究时发现，对电池充电至一定电压时在电压与容量的曲线上会出现一个反应平台，该反应平台在对应的电压对容量的微分与容量的曲线上体现为一个凹槽图形，且该凹槽图形的完整程度与电池正极、负极容量的衰减速率存在一定的关联。基于这一发现，本发明通过获取新鲜电池与循环后的老化电池在充电过程中的电压对容量的微分与容量的关系曲线，并对曲线上的凹槽图形进行比较，在不需要拆解电池的情况下，实现了对锂电池正极与负极容量衰减速率的分析，能够快速地判断锂电池正极、负极容量哪一个衰减的更快。

25、通过实验证明本发明方法在对锂电池正负极容量衰减速率的定性判断上具有很高的准确性，且分析操作过程简单，可广泛应用于采用高镍三元正极材料以及具有类似的特性的锂电池的研究。

技术特征：

1.锂电池正负极容量衰减速率分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的锂电池正负极容量衰减速率分析方法，其特征在于，当第一关系曲线的凹槽图形的完整程度较第二关系曲线的凹槽图形的完整程度更高时，则锂电池负极容量衰减速率大于正极容量衰减速率；和/或

3.根据权利要求1或2所述的锂电池正负极容量衰减速率分析方法，其特征在于，所述新鲜电池采用高镍三元正极材料，按摩尔比所述高镍三元正极材料中ni相对于ni、co、mn总和的含量占比不小于80%。

4.根据权利要求3所述的锂电池正负极容量衰减速率分析方法，其特征在于，对新鲜电池进行第一次充电与对放电后的老化电池进行再次充电的充电截止电压相同，充电截止电压不小于4.1v。

5.根据权利要求3所述的锂电池正负极容量衰减速率分析方法，其特征在于，对循环充放电后的电池放电至低于4v。

6.根据权利要求1所述的锂电池正负极容量衰减速率分析方法，其特征在于，当循环充放电后的电池的电压低于设定电压时，以当前状态下的电池作为老化电池。

7.根据权利要求1或2所述的锂电池正负极容量衰减速率分析方法，其特征在于，所述凹槽图形左端端点与右端端点的横坐标差值不小于1%soc，其中soc为电池容量百分比。

8.根据权利要求1所述的锂电池正负极容量衰减速率分析方法，其特征在于，对新鲜电池进行第一次充电与对放电后的老化电池进行再次充电所采用的充电倍率相同，且充电倍率小于0.5c。

9.锂电池正负极容量衰减速率分析系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的锂电池正负极容量衰减速率分析系统，其特征在于，所述衰减速率分析单元用于分别获取第一关系曲线与第二关系曲线上凹槽图形的左端端点与右端端点的纵坐标差值，并根据对凹槽图形的纵坐标差值的比较结果对锂电池正负极容量衰减速率进行分析。

技术总结
本发明属于锂电池测试技术领域，公开了一种锂电池正负极容量衰减速率分析方法及系统，包括：获取新鲜电池在第一次充电过程中的电压与容量数据，得到电压对容量的微分与容量所对应的第一关系曲线；获取在对老化电池进行再次充电过程中的电压与容量数据，得到电压对容量的微分与容量所对应的第二关系曲线；比较第一关系曲线与第二关系曲线上在曲线最右侧出现的凹槽图形的完整程度，得到锂电池负极容量衰减速率与锂电池正极容量衰减速率之间的大小关系。本发明方法在对锂电池正负极容量衰减速率的定性判断上具有很高的准确性，且分析操作过程简单，可广泛应用于采用高镍三元正极材料的锂电池的研究。

技术研发人员：高艺珂,朱高龙,邱越,刘青青,赵常
受保护的技术使用者：四川新能源汽车创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18