一种电池析锂的检测方法、其检测装置及电动设备与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤指一种电池析锂的检测方法、其检测装置及电动设备。


背景技术：

2.锂离子电池在高荷电状态、低温及大充电倍率下容易发生析锂，析锂会导致电芯容量降低、阻抗增加，并且导致锂离子电池的安全性降低，所以对于锂离子电池的析锂检测尤为重要。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种电池析锂的检测方法、其检测装置及电动设备，可以根据工况温度选择合适的析锂检测规则，从而使得检测结果更加准确、可靠，减少误报。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种电池析锂的检测方法，包括：
5.确定所述电池当前的工况温度；
6.根据预设的温度与析锂检测规则之间的对应关系，查找出所述工况温度对应的析锂检测规则；
7.根据查找到的析锂检测规则，检测所述电池中是否出现析锂。
8.第二方面，本发明实施例提供了一种电池析锂的检测装置，包括：
9.存储器，用于存储程序指令；
10.处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行如本发明实施例提供的上述检测方法。
11.第三方面，本发明实施例提供了一种电动设备，包括：电池、以及如本发明实施例提供的上述检测装置。
12.本发明有益效果如下：
13.本发明实施例提供的一种电池析锂的检测方法、其检测装置及电动设备，在确定出电池当前的工况温度时，可以根据预设的温度与析锂检测规则之间的对应关系，查找出工况温度对应的析锂检测规则，从而可以根据查找到的析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂；该过程可以根据工况温度选择合适的析锂检测规则，避免单一的析锂检测规则造成的检测结果不准确的问题，降低误报的几率，使得检测结果更加准确、可靠，从而可以提高锂离子电池的安全性。
附图说明
14.图1为本发明实施例中提供的一种电池析锂的检测方法的流程图；
15.图2为本发明实施例中提供的一种电流示意图；
16.图3为本发明实施例中提供的另一种电流示意图；
17.图4为本发明实施例中提供的又一种电流示意图；
18.图5为本发明实施例中提供的一种电压示意图；
19.图6为本发明实施例中提供的另一种电压示意图；
20.图7为本发明实施例中提供的又一种电压示意图；
21.图8为本发明实施例中提供的一种放电曲线示意图；
22.图9为本发明实施例中提供的另一种放电曲线示意图；
23.图10为本发明实施例中提供的又一种放电曲线示意图；
24.图11为本发明实施例中提供的一种电池析锂的检测装置的结构示意图；
25.图12为本发明实施例中提供的一种电动设备的结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种电池析锂的检测方法、其检测装置及电动设备的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明实施例提供了一种电池析锂的检测方法，如图1所示，可以包括：
28.s101、确定电池当前的工况温度；
29.其中，工况温度可以理解为：电池的充放电过程中电池周围的温度；
30.并且，工况温度可以包括：环境温度，以及相邻电池的温度。
31.具体地，确定电池当前的工况温度的方法，可以包括：
32.在与电池电连接的汇流排上设置有温度传感器时，通过该温度传感器采集电池的工况温度。
33.当然，在实际情况中，确定电池当前的工况温度的方法，并不限于上述方法，还可以采用本领域技术人员所熟知的任何其他可以上述目的的方法，在此并不限定。
34.s102、根据预设的温度与析锂检测规则之间的对应关系，查找出工况温度对应的析锂检测规则；
35.可选地，在本发明实施例中，对应关系包括：
36.第一温度范围对应第一析锂检测规则，第二温度范围对应第一析锂检测规则和第二析锂检测规则，第三温度范围对应第三析锂检测规则和第四析锂检测规则；
37.其中，第一析锂检测规则包括：基于电池在恒压充电过程中得到的电流-时间曲线，在随着时间的增加电流未按指数降低，和/或随着时间的增加电流对应的微分结果未按指数增加时，确定电池中出现析锂；
38.第二析锂检测规则包括：基于电池在恒压充电过程结束后的静置过程中得到的电压-时间曲线，曲线出现第一平台，且恒流充电过程采用的充电倍率大于预设倍率时，确定电池中出现析锂；
39.第三析锂检测规则包括：基于电池在恒压充电过程结束后的静置过程中得到的电压-时间曲线，曲线出现第一平台，确定电池中出现析锂；
40.第四析锂检测规则包括：基于电池在放电初始阶段得到的放电曲线，曲线出现第二平台时，确定电池中出现析锂。
41.因此，在通过工况温度查找出对应的析锂检测规则时，可以依据查找出的析锂检
测规则进行检测，从而使得检测时采用的是最合适的析锂检测规则，以提高检测结果的准确性和可靠性。
42.可选地，在本发明实施例中，第一温度范围为大于或等于40℃，第二温度范围为大于或等于10℃且小于40℃，第三温度范围为小于10℃。
43.也就是说，第一温度范围可以理解为高温，第二温度范围可以理解为常温，第三温度范围可以理解为低温。
44.下面分别对四种析锂检测规则进行详细说明。
45.1、第一析锂检测规则：
46.恒压充电过程为去极化的过程，随着充电的进行，极化减小，电流可以呈指数减小。但若析锂发生时，恒压充电过程中的电流会随着时间的增加不再呈指数减小，曲线出现鼓包，并且电流的微分曲线发生改变，也不再呈指数增加。
47.这是由于：
48.在负极表面析出的单质锂，会失去电子而生成锂离子，使得电子转移速度增加，体现在电流上时即为电流有所增加，从而在电流-时间曲线上出现鼓包。
49.例如，如图2所示，其中，图(a)为工况温度为-10℃时在不同充电倍率下恒压充电过程中电流-时间曲线，图(b)为工况温度为-10℃时在不同充电倍率下恒压充电过程中电流的微分结果-时间曲线，从图中可知：
50.在工况温度为-10℃时，图(a)中充电倍率为2c对应的曲线和充电倍率为4c对应的曲线均出现鼓包(如虚线圈内所示)，即并不是呈指数减小的，图(b)充电倍率为2c对应的曲线和充电倍率为4c对应的曲线同样也不是呈指数增加，所以从图(a)和图(b)中可以确定出充电倍率为2c和4c时，电池出现了析锂。
51.如图3所示，其中，图(a)为工况温度为25℃时在不同充电倍率下恒压充电过程中电流-时间曲线，图(b)为工况温度为25℃时在不同充电倍率下恒压充电过程中电流的微分结果-时间曲线，从图中可知：
52.在工况温度为25℃时，图(a)中充电倍率为1c对应的曲线和充电倍率为2c对应的曲线均出现鼓包(如虚线圈内所示)，即并不是呈指数减小的，图(b)充电倍率为1c、2c、4c和5c对应的曲线均不是呈指数增加，所以从图(a)和图(b)中可以确定出充电倍率大于0.5c时，电池出现了析锂。
53.如图4所示，其中，图(a)为工况温度为45℃时在不同充电倍率下恒压充电过程中电流-时间曲线，图(b)为工况温度为45℃时在不同充电倍率下恒压充电过程中电流的微分结果-时间曲线，从图中可知：
54.在工况温度为45℃时，图(a)中充电倍率为4c对应的曲线出现鼓包(如虚线圈内所示)，即并不是呈指数减小的，图(b)充电倍率为2c对应的曲线和充电倍率为4c对应的曲线同样也不是呈指数增加，所以从图(a)和图(b)中可以确定出充电倍率大于1c时，电池出现了析锂。
55.基于上述图2至图4中的结果，可以得到表1，表1中示出了不同温度、不同充电倍率下的曲线(包括电流-时间曲线、以及电流的微分结果-时间曲线)特性，以及对锂离子电池中的电芯进行拆解后得到的实际的析锂结果。
56.表1
[0057][0058]
从表1中可以看出：
[0059]
在-10℃时，通过分析曲线特性得到的结果(记为结果1)与实际的拆解结果(记为结果2)存在一定的差别，也即：结果1和结果2的一致性并不是很好，因此可以确定该析锂检测方法在低温下的灵敏度不高；
[0060]
在25℃和45℃时，结果1和结果2的一致性较好，所以可以确定该析锂检测方法在常温下和高温下具有较高的灵敏度，且具有较高的准确度；
[0061]
因此，第一析锂检测规则较适用于常温和高温下的析锂检测。
[0062]
2、第二析锂检测规则和第三析锂检测规则：
[0063]
恒压充电过程结束后的静置过程中，若析锂发生时，电压-时间曲线中会出现第一平台，并且充电倍率越大，第一平台越明显。
[0064]
这是由于：
[0065]
在负极表面析出的单质锂，会失去电子而生成锂离子(即锂的脱出反应)，这些锂离子可以嵌入至负极中，使得负极的电势降低，体现在电压上时即为在静置过程中电压增加，从而在电压-时间曲线上出现第一平台。
[0066]
例如，如图5所示，该图为工况温度为-10℃时在不同充电倍率下恒压充电过程结束后的静置过程中的电压-时间曲线，从图中可知：
[0067]
在工况温度为-10℃时，充电倍率为0.5c、1c、2c和4c对应的曲线均出现第一平台(如虚线圈内所示)，所以可以确定出充电倍率为0.5c、1c、2c和4c时，电池均出现了析锂。
[0068]
如图6所示，该图为工况温度为25℃时在不同充电倍率下恒压充电过程结束后的静置过程中的电压-时间曲线，从图中可知：
[0069]
在工况温度为25℃时，充电倍率为5c对应的曲线出现第一平台(如虚线圈内所示)，所以可以确定出充电倍率为5c时，电池出现了析锂。
[0070]
如图7所示，该图为工况温度为45℃时在不同充电倍率下恒压充电过程结束后的静置过程中的电压-时间曲线，从图中可知：
[0071]
在工况温度为45℃时，充电倍率为1c、2c和4c对应的曲线均未出现第一平台，所以可以确定出充电倍率1c、2c和4c时，电池均未出现析锂。
[0072]
基于上述图5至图7中的结果，可以得到表2，表2中示出了不同温度、不同充电倍率下的曲线特性，以及对锂离子电池中的电芯进行拆解后得到的实际的析锂结果。
[0073]
表2
[0074][0075]
从表2中可以看出：
[0076]
在-10℃时，通过分析曲线特性得到的结果(记为结果1)与实际的拆解结果(记为结果2)的一致性较好，因此可以确定该析锂检测方法在低温下具有较高的灵敏度，且具有较高的准确度；
[0077]
在45℃时，结果1和结果2的一致性较差，所以可以确定该析锂检测方法在高温下的灵敏度较低；
[0078]
在25℃时，在充电倍率大于4c时，结果1和结果2的一致性较好；
[0079]
因此，第三析锂检测规则较适用于低温下的析锂检测，第二析锂检测规则较适用于常温下且采用较大的充电倍率时的析锂检测。
[0080]
需要说明的是，在25℃时的低充电倍率下，以及45℃时，曲线没有出现第一平台的原因，可能在于：
[0081]
在恒压充电过程中锂的脱出反应已经完成，在静置过程中只有扩散过程，所以使得电压没有出现上升，从而没有出现第一平台。
[0082]
3、第四析锂检测规则：
[0083]
在放电过程的初始阶段，若析锂发生时，电压-荷电状态曲线中会出现第二平台，并且充电倍率越大，第二平台越明显。
[0084]
这是由于：
[0085]
在负极采用石墨材料制作时，在放电过程的初始阶段，锂的脱出反应会先于石墨中的锂离子的脱出，从而在放电曲线上出现第二平台。
[0086]
例如，如图8所示，该图为工况温度为-10℃时在不同充电倍率下的放电曲线，其中0.1c对应充电截止电流，从图中可知：
[0087]
在工况温度为-10℃时，充电倍率为0.5c、1c、2c和4c对应的曲线均出现第二平台(如虚线圈内所示)，所以可以确定出充电倍率为0.5c、1c、2c和4c时，电池均出现了析锂。
[0088]
如图9所示，该图为工况温度为25℃时在不同充电倍率下的放电曲线，其中0.1c对
应充电截止电流，从图中可知：
[0089]
在工况温度为25℃时，充电倍率为0.5c、1c、2c和4c对应的曲线均未出现第二平台，所以可以确定出充电倍率为0.5c、1c、2c和4c时，电池均未出现析锂。
[0090]
如图10所示，该图为工况温度为45℃时在不同充电倍率下的放电曲线，其中0.1c对应充电截止电流，从图中可知：
[0091]
在工况温度为45℃时，充电倍率为1c、2c和4c对应的曲线均未出现第二平台，所以可以确定出充电倍率1c、2c和4c时，电池均未出现析锂。
[0092]
基于上述图8至图10中的结果，可以得到表3，表3中示出了不同温度、不同充电倍率下的曲线特性，以及对锂离子电池中的电芯进行拆解后得到的实际的析锂结果。
[0093]
从表3中可以看出：
[0094]
在-10℃时，通过分析曲线特性得到的结果(记为结果1)与实际的拆解结果(记为结果2)的一致性较好，因此可以确定该析锂检测方法在低温下具有较高的灵敏度，且具有较高的准确度；
[0095]
在25℃和45℃时，结果1和结果2的一致性均较差，所以可以确定该析锂检测方法在常温和高温下的灵敏度较低；
[0096]
因此，第四析锂检测规则较适用于低温下的析锂检测。
[0097]
表3
[0098][0099]
可选地，在本发明实施例中，根据预设的温度与析锂检测规则之间的对应关系，查找出工况温度对应的析锂检测规则，具体包括：
[0100]
确定工况温度对应的温度范围；
[0101]
从对应关系中查找到确定出的温度范围对应的析锂检测规则。
[0102]
例如，若工况温度为25℃，则可以确定出对应的温度范围为第二温度范围，也即对应常温，此时可以选择出第一析锂检测规则和第二析锂检测规则，并依据第一析锂检测规则和第二析锂检测规则，检测电池是否出现析锂。
[0103]
如此，可以根据对应关系，确定出与工况温度对应的析锂检测规则，从而可以提高
检测结果的准确性和可靠性。
[0104]
可选地，在本发明实施例中，对于第四析锂检测规则而言，放电初始阶段可以为：电池的荷电状态不大于20％的阶段。
[0105]
如此，便于在电池的低荷电状态下的放电过程中电压的变化特性，检测出电池是否出现析锂。
[0106]
在实际过程中，电池的充电过程可以包括：恒流充电过程和恒压充电过程；
[0107]
其中，恒流充电过程可以理解为：以设定的电流(即充电倍率)进行充电，在此过程中电流保持恒定，电压随着充电时间的增加而增加，直至电压达到设定的截止电压时，恒流充电过程结束；
[0108]
恒压充电过程可以理解为：以截止电压进行充电，在此过程中充电电压时钟保持为截止电压，电流随着充电时间的增加而降低，直至到达截止充电倍率，充电结束。
[0109]
可选地，在本发明实施例中，对于第二析锂检测规则而言，第一平台的起点电压小于截止电压，且第一平台的起点电压与恒压充电过程中的电压(也即截止电压)的差值小于0.5v。
[0110]
这说明第一平台出现在高压阶段。
[0111]
并且，说明一点，在静置过程中，电池并没有对外进行放电，且因电池压降的存在使得电压逐渐降低；若出现第一平台，很可能由于负极表面析出的单质锂发生了锂的脱出反应，而导致电压出现一定的增加，改变了原来的降低趋势，从而实现了第一平台。
[0112]
s103、根据查找到的析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂。
[0113]
可选地，在本发明实施例中，根据查找到的析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂，具体包括：
[0114]
在工况温度位于第一温度范围时，根据第一析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂。
[0115]
也就是说，在工况温度位于第一温度范围时，查找到的析锂检测规则为第一析锂检测规则，此时可以根据第一析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂；由于第一析锂检测规则在第一温度范围时准确度更高，所以使得检测结果也更加准确、可靠。
[0116]
可选地，在本发明实施例中，根据查找到的析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂，具体包括：
[0117]
在工况温度位于第二温度范围时，在根据第一析锂检测规则，和/或第二析锂检测规则，检测出电池中出现析锂时，确定电池中出现析锂；
[0118]
根据查找到的析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂，具体包括：
[0119]
在工况温度位于第三温度范围时，在根据第三析锂检测规则，和/或第四析锂检测规则，检测出电池中出现析锂时，确定电池中出现析锂。
[0120]
也就是说，在工况温度位于第二温度范围时，查找到的析锂检测规则包括：第一析锂检测规则和第二析锂检测规则，此时可以根据第一析锂检测规则和/或第二析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂；由于第一析锂检测规则和第二析锂检测规则在第二温度范围时准确度更高，所以使得检测结果也更加准确、可靠。
[0121]
同理，在工况温度位于第三温度范围时，查找到的析锂检测规则包括：第三析锂检测规则和第四析锂检测规则，此时可以根据第三析锂检测规则和/或第四析锂检测规则，检
测电池中是否出现析锂；由于第三析锂检测规则和第四析锂检测规则在第三温度范围时准确度更高，所以使得检测结果也更加准确、可靠。
[0122]
并且，以工况温度位于第二温度范围为例，因查找到的析锂检测规则包括：第一析锂检测规则和第二析锂检测规则，所以在具体实施时，可以先根据第一析锂检测规则进行第一次检测，然后采用第二析锂检测规则进行第二次检测，通过第二次检测的结果，验证第一次检测结果的准确性；
[0123]
如果二者结果不一致，可能因析锂程度较低而导致某一次(即第一次或第二次)的检测结果出现偏差，此时可以判定电池出现析锂；如果二者结果一致，则说明检测结果不存在误差，检测结果是准确的。
[0124]
如此，通过两次检测结果，可以从多个角度检测电池是否出现析锂，以减少检测误差，提高检测结果的准确性。
[0125]
基于此，上述技术方案可以实现以下技术效果：
[0126]
在确定出电池当前的工况温度时，可以根据预设的温度与析锂检测规则之间的对应关系，查找出工况温度对应的析锂检测规则，从而可以根据查找到的析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂；该过程可以根据工况温度选择合适的析锂检测规则，避免单一的析锂检测规则造成的检测结果不准确的问题，降低误报的几率，使得检测结果更加准确、可靠，从而可以提高锂离子电池的安全性。
[0127]
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池析锂的检测装置，该检测装置的实现原理与前述检测方法的实现原理类似，该检测装置的具体实施方式可参见前述检测方法的具体实施例，重复之处不再赘述。
[0128]
具体地，本发明实施例提供的一种电池析锂的检测装置，如图11所示，可以包括：
[0129]
存储器1101，用于存储程序指令；
[0130]
处理器1102，用于调用存储器1101中存储的程序指令，按照获得的程序执行如本发明实施例提供的上述检测方法。
[0131]
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电动设备，如图12所示，包括：电池1201、以及如本发明实施例提供的上述检测装置1202。
[0132]
可选地，在本发明实施例中，如图12所示，电动设备还可以包括：电池管理系统m1，检测装置1202位于电池管理系统m1内。
[0133]
也就是说，电池管理系统中的某个模块可以实现检测装置的功能。
[0134]
如此，可以将检测装置集成到电池管理系统中，提高电池管理系统的集成度，简化电动设备的结构。
[0135]
或者，还可以采用电池管理系统中某个现存的模块复用为检测装置，以避免增加电池管理系统的结构复杂度，从而在原有结构的基础上，即可实现准确地析锂检测，为后续采取的安全措施提供指导。
[0136]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种电池析锂的检测方法，其特征在于，包括：确定所述电池当前的工况温度；根据预设的温度与析锂检测规则之间的对应关系，查找出所述工况温度对应的析锂检测规则；根据查找到的析锂检测规则，检测所述电池中是否出现析锂。2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述对应关系包括：第一温度范围对应第一析锂检测规则，第二温度范围对应所述第一析锂检测规则和第二析锂检测规则，第三温度范围对应所述第三析锂检测规则和第四析锂检测规则；其中，所述第一析锂检测规则包括：基于所述电池在恒压充电过程中得到的电流-时间曲线，在随着时间的增加电流未按指数降低，和/或随着所述时间的增加所述电流对应的微分结果未按指数增加时，确定所述电池中出现析锂；所述第二析锂检测规则包括：基于所述电池在所述恒压充电过程结束后的静置过程中得到的电压-时间曲线，曲线出现第一平台，且恒流充电过程采用的充电倍率大于预设倍率时，确定所述电池中出现析锂；所述第三析锂检测规则包括：基于所述电池在所述恒压充电过程结束后的静置过程中得到的电压-时间曲线，曲线出现所述第一平台，确定所述电池中出现析锂；所述第四析锂检测规则包括：基于所述电池在放电初始阶段得到的放电曲线，曲线出现第二平台时，确定所述电池中出现析锂。3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述第一温度范围为大于或等于40℃，所述第二温度范围为大于或等于10℃且小于40℃，所述第三温度范围为小于10℃。4.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，根据查找到的所述析锂检测规则，检测所述电池中是否出现析锂，具体包括：在所述工况温度位于所述第一温度范围时，根据所述第一析锂检测规则，检测所述电池中是否出现析锂。5.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，根据查找到的所述析锂检测规则，检测所述电池中是否出现析锂，具体包括：在所述工况温度位于所述第二温度范围时，在根据所述第一析锂检测规则，和/或所述第二析锂检测规则，检测出所述电池中出现析锂时，确定所述电池中出现析锂；根据查找到的所述析锂检测规则，检测所述电池中是否出现析锂，具体包括：在所述工况温度位于所述第三温度范围时，在根据所述第三析锂检测规则，和/或所述第四析锂检测规则，检测出所述电池中出现析锂时，确定所述电池中出现析锂。6.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，根据预设的温度与析锂检测规则之间的对应关系，查找出所述工况温度对应的析锂检测规则，具体包括：确定所述工况温度对应的温度范围；从所述对应关系中查找到确定出的所述温度范围对应的析锂检测规则。7.如权利要求2-6任一项所述的检测方法，其特征在于，所述第一平台的起点电压与所述恒压充电过程中的电压的差值小于0.5v。8.如权利要求2-6任一项所述的检测方法，其特征在于，所述放电初始阶段为：所述电池的荷电状态不大于20％的阶段。
9.一种电池析锂的检测装置，其特征在于，包括：存储器，用于存储程序指令；处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令，按照获得的程序执行如权利要求1-8任一项所述的检测方法。10.一种电动设备，其特征在于，包括：电池、以及如权利要求9所述的检测装置。

技术总结
本发明公开了一种电池析锂的检测方法、其检测装置及电动设备，在确定出电池当前的工况温度时，可以根据预设的温度与析锂检测规则之间的对应关系，查找出工况温度对应的析锂检测规则，从而可以根据查找到的析锂检测规则，检测电池中是否出现析锂；该过程可以根据工况温度选择合适的析锂检测规则，避免单一的析锂检测规则造成的检测结果不准确的问题，降低误报的几率，使得检测结果更加准确、可靠，从而可以提高锂离子电池的安全性。提高锂离子电池的安全性。提高锂离子电池的安全性。


技术研发人员：李绮茹 张玫娇 方伟峰
受保护的技术使用者：中创新航科技股份有限公司
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2023/8/24