[发明专利]一种基于光纤传感器的锂枝晶原位检测方法及系统

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，具体公开了一种基于光纤传感器的锂枝晶原位检测方法，其中，包括：将第一光纤传感器的表面蒸镀与待检测极片相同的金属材料，将第二光纤传感器的表面套上保护套；将第一光纤传感器和第二光纤传感器的另一端一并穿过锂电池上的铝塑膜并伸出铝塑膜外与解调系统连接；向铝塑膜内注入电解液；通过解调系统分别获取第一光纤传感器和第二光纤传感器的检测信号，并得到锂金属应力作用信号；根据测量得到的锂电池的电化学测试信号以及锂金属应力作用信号分析锂电池中的锂金属生长状态。本发明还公开了一种基于光纤传感器的锂枝晶原位检测系统。本发明提供的基于光纤传感器的锂枝晶原位检测方法可以实现锂枝晶的原位检测。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种基于光纤传感器的锂枝晶原位检测方法及基于光纤传感器的锂枝晶原位检测系统。

背景技术

在现有的能源框架下，石化能源可预见的枯竭和现代社会环保主题日益冲突。多种场景下以纯电力驱动代替石化能源驱动的需求日益明显。磷酸铁锂、三元材料的发现使锂离子电池作为本世纪应用最广泛的储能设备。然而，经过几十年的发展，锂离子电池能量密度的提升速度已明显放缓,并逐渐接近理论极限。锂金属电池（如锂硫电池）及新型的无负极电池，是最有希望的下一代高能量密度存储设备之一，能够满足新兴行业的要求。然而，不均匀的金属锂沉积导致的体积膨胀、SEI破裂以及“死锂”等问题是限制其大规模应用的首要问题。

研究人员以采用了多种手段来表征和探测金属锂的沉积行为，如扫描电子显微镜、冷冻电镜等。但这些技术存在的问题是：（1）对于常用的商用电池体系，无法进行原位探测；（2）要实现原位探测，只能采用构建模拟电池（如螺母电池）的方法，无法反应真正具有应用价值的电池构型中锂生长的真实行为。

发明内容

本发明提供了一种基于光纤传感器的锂枝晶原位检测方法及基于光纤传感器的锂枝晶原位检测系统，解决相关技术中存在的无法进行锂枝晶原位检测的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种基于光纤传感器的锂枝晶原位检测方法，其中，包括：

将第一光纤传感器的表面蒸镀与待检测极片相同的金属材料，将第二光纤传感器的表面套上保护套，所述第一光纤传感器和第二光纤传感器的一端均连接宽带光源；

将所述第一光纤传感器和所述第二光纤传感器的另一端一并穿过锂电池上的铝塑膜并伸出所述铝塑膜外与解调系统连接，其中所述锂电池连接电池性能测试系统；

将所述铝塑膜进行密封，并向所述铝塑膜内注入电解液；

通过所述解调系统分别获取所述第一光纤传感器和所述第二光纤传感器的检测信号，并得到锂电池中的锂金属应力作用信号；

根据电池性能测试系统测量得到的锂电池的电化学测试信号以及所述锂金属应力作用信号分析锂电池中的锂金属生长状态。

进一步地，所述将所述第一光纤传感器和所述第二光纤传感器的另一端一并穿过锂电池上的铝塑膜并伸出所述铝塑膜外，其中所述锂电池连接电池性能测试系统，包括：

将所述第一光纤传感器和所述第二光纤传感器的另一端依次穿过多个锂电池上的铝塑膜并最终与解调系统连接，其中多个锂电池串联连接或并联连接后与电池性能测试系统连接。

进一步地，所述将所述第一光纤传感器和所述第二光纤传感器的另一端一并穿过锂电池上的铝塑膜并伸出所述铝塑膜外，包括：

将所述第一光纤传感器和所述第二光纤传感器的另一端均置于保护套管中后，再一并穿入锂电池上的铝塑膜并伸出所述铝塑膜外。

进一步地，所述通过所述解调系统分别获取所述第一光纤传感器和所述第二光纤传感器的检测信号，并得到锂电池中的锂金属应力作用信号，包括：