[发明专利]一种锂离子电池自放电检测系统

说明书

本发明公开了一种锂离子电池自放电检测系统，包括层析成像测量系统、数据采集系统、电化学特性测量系统和检测控制系统，所述层析成像测量系统用于获得重建锂离子电池三维层析图像所需的完整数据；数据采集系统用于将层析成像测量系统的输出信号进行放大、AD转换等处理；所述电化学特性测量系统用于获取锂离子电池电压、电流、容量等基本参数；所述检测控制系统用于采集数据过程的扫描控制以及得到锂离子电池自放电率并进行显示和存储等处理。本发明实现了锂离子电池自放电率的实时、无损、精准检测，用于锂离子电池生产过程中的自放电率检测和基于自放电率的锂离子电池自动分选，对于提升我国在电池自放电检测领域技术水平具有重要现实意义。

技术领域

本发明涉及电池自放电检测技术领域，尤其涉及一种锂离子电池自放电检测系统。

背景技术

随着全球能源紧缺的加剧，新能源产业悄然兴起，具有较好应用前景的二次电池技术被争相研究。锂离子电池因其本身无污染、比能量高、循环寿命长等特性被广泛应用在各种仪表和电动汽车上作为能源系统。而锂离子电池自放电现象的存在不仅造成电池本身能量的损失，还会因各电池间自放电的不一致性导致锂电池组寿命减少，容量迅速衰减，引起电池管理系统(BMS)对电池荷电状态(SOC)的预测出现较大误差，电动车控制策略失效，致使电动车电池系统出现过放电等严重问题。

然而，由于自放电发生在电池内部，目前国内外现有测量手段都不能对电池自放电进行实时检测与诊断。这是因为电池自放电又称荷电保持能力，它是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。电池自放电按照反应类型的不同可以分为物理自放电和化学自放电。物理自放电主要是由于在制造工艺和储存条件过程中，电池隔膜上的正负极的金属杂质经过充电反应后在负极析出物和粉尘、集流体毛刺击穿隔膜而造成物理微短路所致。而化学自放电是由电池内部自发的化学反应导致的容量减小的现象。理论与实验证明，电池内部的自放电过程是非常复杂的，往往伴随着两种自放电同时进行。

由于以副反应和微短路为特征的自放电现象，会引发电芯内部结构及其物理与化学性能的变化，因此，综合检查电芯内部结构及其物理与化学性能是测量电池自放电的关键技术之一。然而，国内外现有的容量损耗直接测量的定义法、开路电压衰减率测量法和容量保持法仅以电池的物理特性，如电池容量，充放电压与电流和内阻，来作为自放电的唯一测量参数，而忽略了对其结构形态的实时测量与分析，增加了测量数据的随机性，从而导致这些方法出现了测量周期长和数据可靠性差的问题。

尽管，有些国内外学者采用电子显微镜微区、表面分析术，X射线衍射术、红外光谱和小角激光散射等方法对自放电的电芯材料微观形态与结构进行分析，但其具有制样的破环性、观察范围窄、代表性差和两维性等不足，难以完整而定量地表现出生产过程中的电芯材料内部结构多维形态的变化与其自放电的关系，极大地阻碍了电池自放电测技术发展和动力电池技术水平的提高。为此，本发明在已有的研究工作上，根据高能量密度电池系统工程和计算机断层扫描理论，综合利用基于电池电参数(容量、电压与电流特性、内阻)的检测和面向物质衰减系数的数字X射线层析成像术，开发基于介观尺度的锂离子电池自放电智能检测系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池自放电检测系统。通过锂离子电池的X射线层析结构形态图像及其电化学特性参数信息，系统而定量的分析锂离子电池层析图像信息与其电化学特性同电池自放电之间的关系，解决锂离子电池自放电难于实时、精准检测难题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池自放电检测系统，包括层析成像测量系统、数据采集系统、电化学特性测量系统和检测控制系统，其中：

所述层析成像测量系统用于获得重建锂离子电池三维层析图像所需的完整数据；

所述数据采集系统用于将所述层析成像测量系统的输出信号进行放大、AD转换处理；