[发明专利]一种获取锂离子电池内部状态分布的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种获取锂离子电池内部状态分布的装置及方法，属于锂离子电池检测领域，其包括超声探测单元、扫查单元和框架辅助单元，超声探测单元、扫查单元均设置在辅助框架单元上，辅助框架单元包括恒温槽和支撑架，支撑架用于为超声探测单元、扫查单元提供安装和支撑场所，超声探测单元包括液浸式超声探头，扫查单元实现超声探测单元和待检测锂离子电池相对移动。还提供了如上装置的检测方法。本发明装置和方法在不破坏电池结构、影响电池原有性能的前提下，对电池的内部状态分布做出检测，获取锂离子电池内部状态分布。

技术领域

本发明属于锂离子电池检测领域，更具体地，涉及一种获取锂离子电池内部状态分布的装置及其方法。

背景技术

锂离子电池是一种重要的二次电池，具有高电压平台、高储存能量密度、相对较长的寿命、较高的输出功率以及无记忆效应等优点，现已成为各类先进便携式电子产品的主要配套电源，在电动汽车、储能电站等领域也具有绝对的优势。

随着需求的发展，锂离子电池的单体容量越做越大，体积也不断增加。随着电池体积的增加，电池内部活性材料，电解液分布不均的问题变的重要起来。这种电池内部的不一致性会造成电池充放电过程中内部电量、温度分布的不一致，从而导致电池内部各部分老化速度不同，而不同的老化速度进一步加剧了这种不一致性，最终导致电池的使用寿命缩减、性能下降甚至导致电池局部的过充过放过热等危险情况的发生。

目前传统的电池测试手段为电流电压法，通过对电池进行充放电并记录其电学参数的变化，由此推断电池的性能。这种手段仅能得到电池整体性能的好坏，并不能获得电池内部一致性的好坏。目前尚未有任何一种设备或是技术能够在不破坏电池的情况下，获取电池内部状态的分布情况，对电池的内部情况做一个综合的评判分析。

因此，需要开发一种新型的装置或者方法能获取锂离子电池内部状态分布，以便更好的快速评判电池好坏，并对电池的开发设计提供数据支持。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种获取锂离子电池内部状态分布的装置及其方法，其目的在于，提供一种全新的装置以及检测方法，在不破坏电池结构、影响电池原有性能的前提下，对电池的内部状态分布做出检测，获取锂离子电池内部状态分布。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种获取锂离子电池内部状态分布的装置，其包括超声探测单元、扫查单元、电性能测试单元以及辅助框架单元，其中，

超声探测单元和扫查单元均设置在框架辅助单元上，

所述框架辅助单元包括恒温槽和支撑架，恒温槽用于为待检测锂离子电池提供测试场所，还用于为超声探测单元提供所需的耦合环境，支撑架用于为超声探测单元、扫查单元提供安装和支撑场所，

所述超声探测单元包括至少两对不同频率的液浸式超声探头，所述液浸式超声探头用于在耦合环境中对待检测锂离子电池执行超声检测，所述液浸式超声探头中至少有一对的频率在1.5MHz到10MHz之间，至少有一对的频率在0.1MHz到1.5MHz之间。这样设计的原因在于：频率在1.5MHz到10MHz的超声信号对锂离子电池负极析锂现象的响应非常灵敏，经分析，是因为析出的新鲜锂表面会与电解液反应产生微量的气体，会反射该频率范围的超声波；频率在0.1MHz到1.5MHz的超声信号对析锂现象不敏感，经分析，是因为声波的波长较长，可以通过衍射绕过微小的析锂气泡，但该频率的超声波对电池过热、过充的产气现象以及生产过程中的注液缺陷比较敏感，这是因为电池过热、过充、注液缺陷导致的气泡较大，使0.1MHz到1.5MHz的超声波难以穿透。不同频率的超声探头可以检测不同的电池内部变化。

所述扫查单元用于实现超声探测单元和待检测锂离子电池相对移动，以实现对待检测锂离子电池全体积上的检测，

所述电性能测试单元通过对待检测锂离子电池进行恒流/恒压充放电并获取电池的电压电流信息，以作为电池内部状态评估的辅助信息。