[发明专利]锂离子电池失效检测的方法、装置和系统

说明书

本发明公开了锂离子电池失效检测的方法、装置和系统。该方法中，锂离子电池引入参照极。参照极包括紧贴于卷芯的参照极锂层和通过参照极极耳连接参照极锂层的参照极极柱。卷芯最外层为由卷芯隔膜包覆的负极极片，使得参照极锂层与负极极片之间通过卷芯隔膜相隔。该方法采集参照极和正负极之间的电气数据，然后通过对电气数据的分析，判断锂离子电池是否失效。电气数据包括参照极和正负极之间的电压和电阻。实验表明，本发明判断锂离子电池是否失效的准确率较高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池，特别涉及锂离子电池失效检测技术。

背景技术

锂离子电池寿命有限，随着锂离子电池循环充放电次数增多，锂离子电池性能逐渐恶化。对于一般的锂离子电池可循环充放电的次数为500~700次，正极采用镍钴锰酸锂三元材料的锂离子电池可循环充放电的次数为2000~3000次，对于正极采用磷酸铁锂的锂离子电池可循环充放电的次数为3000~6000次。在环境恶劣的情形下，锂离子电池可循环充放电的次数可能更少。这种造成锂离子电池性能恶化的一个重要原因在于，锂离子电池充放电过程中，有锂离子在负极沉淀析出金属锂。随着循环充分电次数的增多，锂离子在负极沉淀也越来越多，由此导致锂离子电池性能逐渐下降，主要表现为充电时间变长，放电过程升温增大等。极端的情形下，负极析出的金属锂结晶形成锂枝晶穿刺正极和负极之间的隔膜，从而造成短路，引起火灾甚至爆炸。除了锂离子在负极沉淀析出金属锂导致锂离子电池性能恶化之外，还有一些其他原因导致锂离子性能恶化，比如，电解质中阴离子和正极材料结合，使得电解质密度的减少也能导致锂离子性能恶化。

另一方面，锂离子性能恶化通常意味着锂离子电池正负极之间的内阻增加。锂离子电池内阻增加意味着在电动汽车电流很大的场合，导致锂离子电池发热量很高，甚至可能超出电池包冷却系统的负荷。严重的情况下，即便不考虑锂离子在负极沉淀析出金属锂的问题，也需要报废锂离子电池。

现有技术下，对锂离子电池性能的监测通常通过检测正极和负极的电压和内阻实现。但这种通过对锂离子电池正负极之间的电压和内阻数据的分析所能够得到锂离子性能状态有限，并且分析方法非常复杂。现有技术中判断锂离子电池失效的方法很多，比如，专利文献CN 103954915A公开了一种基于概率集成的锂离子电池剩余寿命间接预测方法，该专利文献通过对锂离子电池剩余寿命的预测，判断锂离子电池是否失效。

发明内容

本发明所要解决的问题：锂离子电池失效检测。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

根据本发明的锂离子电池失效检测的方法，该方法涉及锂离子电池；所述锂离子电池包括正极、负极和参照极；所述参照极包括紧贴于卷芯的参照极锂层和通过参照极极耳连接所述参照极锂层的参照极极柱；所述正极包括设置于卷芯的正极极片和通过正极极耳连接所述正极极片的正极极柱；所述负极包括设置于卷芯的负极极片和通过负极极耳连接所述负极极片的负极极柱；所述卷芯由正极极片、负极极片和卷芯隔膜或层叠或卷绕而成；所述卷芯最外层为由所述卷芯隔膜包覆的所述负极极片，使得所述参照极锂层与所述负极极片之间通过所述卷芯隔膜相隔；所述参照极锂层外层被参照极隔膜包覆；

该方法包括如下步骤：

S1：获取所述参照极和正负极之间的电气数据；

S2：通过对所述电气数据的分析，判断所述锂离子电池是否失效。

进一步，根据本发明的锂离子电池失效检测的方法，所述电气数据包括第一满电电压；所述第一满电电压是满电量状态时所述负极和参照极之间的电压差；

所述步骤S2包括：

通过对所述第一满电电压与第一电压阈值的比较，判断所述锂离子电池是否失效；若所述第一满电电压小于所述第一电压阈值，则判定所述锂离子电池失效；

所述第一电压阈值为预先设定的值。