锂离子电池析锂的分析方法、以及可逆性定性以及定量分析方法与流程

本发明涉及电池，特别是涉及一种锂离子电池析锂的分析方法、以及可逆性定性以及定量分析方法。

背景技术：

1、负极析锂目前被认为是对电池性能影响最关键的因素之一。锂离子电池在正常充电速率下，锂离子嵌入石墨负极；当充电倍率逐渐增大时，锂离子来不及嵌入石墨层状结构时便会沉积在石墨颗粒表面，出现“析锂”现象。析锂分为可逆析锂与不可逆析锂，其中不可逆析锂可能导致电池容量衰减、内阻增加，且在极端情况下可能通过刺破隔膜或诱发局部热点，从而引发热失控等安全风险。目前进行析锂的可逆性分析且建立可逆与不可逆析锂量与与电池的相关特征参数如容量、电压或soc的关系研究比较少或是研究比较复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的是为克服现有技术的不足和缺陷，而提供一种锂离子电池析锂的分析方法、以及可逆性定性以及定量分析方法。

2、为了实现上述目的，本申请采用以下解决方案：

3、一种锂离子电池析锂的分析方法，包括下述步骤：对待测电池以待测电流i1进行恒流充电测试，充电至截止条件；充电过程采集时间、电压、电流及容量信息；通过充电过程中恒流充电曲线dv/dt-v进行析锂的定性判断。

4、判断方法为：dv/dt-v曲线尾端仅出现向上增长趋势时，表明在该指定电流条件下充电电池未发生析锂；dv/dt-v曲线尾端上升后第一次出现下降的拐点v1时，表明在该指定电流条件下电池发生析锂，其中，dv/dt-v曲线尾端为v自3.3v至截止条件对应的曲线。

5、本发明还包括一种析锂的可逆性定性分析方法，通过所述的锂离子电池析锂的分析方法判断为电池发生析锂后，进行可逆性析锂分析。

6、dv/dt_v曲线尾端上升后出现下降的拐点v1且后续曲线尾端不再上升，表明在该指定电流条件下电池发生可逆性析锂。

7、dv/dt-v曲线尾端上升后出现下降的拐点v1且后续曲线尾端再次出现上升的拐点v2，表明在该指定电流条件下电池拐点v1与拐点v2之间发生可逆性析锂，拐点v2至截止条件为不可逆性析锂。

8、本发明还包括一种可逆性定量分析方法，通过所述的可逆性分析定性方法判断后进行定量分析，包括可逆性容量q可逆以及不可逆容量q不可逆。

9、q可逆=q1-q0，其中q1为待测电流i1充电至截止条件后放电至析锂峰vend对应的容量；q0为参比电流i0充电至截止条件后放电至析锂峰vend对应的容量；

10、参比电流i0的设计方法为以0.01c-0.1c的步长，充电电流从发生析锂的待测电流i1降至i1’，以电流i1’对电池进行与待测电流i1相同的恒流充电放电制式进行测试，直至电流i1’ 降低充电电流至i0在充电过程中不发生析锂。

11、析锂峰vend的确定方法包括下述步骤：对待测电池以发生析锂的待测电流i1进行恒流充电，充电至截止条件后再以小电流0.02c-0.3c；优选为0.1c进行放电，放电结束后，停止测试；记录放电过程中的时间、电压、电流及容量信息；通过放电过程中dq/dv-v曲线中得到对应的析锂峰vend。

12、q不可逆=qe-qv1-q1，其中qe为待测电流i1充电的截止容量；qv1为待测电流i1充电至拐点v1对应的容量；q1为待测电流i1充电后放电至析锂峰vend对应的容量。

13、正常的充电过程是锂离子从正极脱出，嵌入到负极的石墨中，放电过程是锂离子从负极脱出，嵌入到正极材料中，这个过程的容量是“可逆”的。当发生析锂时，一部分锂离子没有嵌入石墨，而是直接在负极表面还原沉积为金属锂。这个副反应同样消耗电流，并被电池标记为充电容量的一部分。因此，当发生析锂时，总的充电容量=正常的嵌入容量+析锂反应消耗的容量；当析锂放电时，总的放电容量=正常的脱锂容量+析锂可逆脱出的容量。基于正常充电过程的容量是“可逆”的，也就是充电过程的正常嵌入容量与放电过程的正常脱锂容量相等，也就是不可逆容量=放电容量（析锂可逆脱出的容量）-充电容量（析锂反应消耗的容量）。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果：

15、本发明提供的析锂的可逆性分析方法比较简单，通过对常规的充放电数据进行分析即可获得，不仅能定性判断在预设电流下是否发生析锂，还可同步获得可逆及不可逆析锂量，为电池的充放电提供指导意义。

1.一种锂离子电池析锂的分析方法，其特征在于，包括下述步骤：对待测电池以待测电流i1进行恒流充电测试，充电至截止条件；充电过程采集时间、电压、电流及容量信息；通过充电过程中恒流充电曲线dv/dt-v进行析锂的定性判断。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂的分析方法，其特征在于，判断方法为：dv/dt-v曲线尾端仅出现向上增长趋势时，表明在该指定电流条件下充电电池未发生析锂；dv/dt-v曲线尾端上升后第一次出现下降的拐点v1时，表明在该指定电流条件下电池发生析锂；其中，dv/dt-v曲线尾端为v自3.3v至截止条件对应的曲线。

3.一种析锂的可逆性定性分析方法，其特征在于，通过权利要求1-2任一项所述的锂离子电池析锂的分析方法判断为电池发生析锂后，进行可逆性析锂分析。

4.根据权利要求3所述的可逆性定性分析方法，其特征在于，dv/dt-v曲线尾端上升后出现下降的拐点v1且后续曲线尾端不再上升，表明在该指定电流条件下电池发生可逆性析锂。

5.根据权利要求3所述的可逆性定性分析方法，其特征在于，dv/dt-v曲线尾端上升后出现下降的拐点v1且后续曲线尾端再次出现上升的拐点v2，表明在该指定电流条件下电池拐点v1与拐点v2之间发生可逆性析锂，拐点v2至截止条件为不可逆性析锂。

6.一种可逆性定量分析方法，其特征在于，通过权利要求3-5任一项所述的可逆性分析定性方法判断后进行定量分析，包括可逆性容量q可逆以及不可逆容量q不可逆。

7.根据权利要求6所述的可逆性定量分析方法，其特征在于，q可逆=q1-q0，其中q1为待测电流i1充电至截止条件后放电至析锂峰vend对应的容量；q0为参比电流i0充电至截止条件后放电至析锂峰vend对应的容量。

8.根据权利要求7所述的可逆性定量分析方法，其特征在于，参比电流i0的设计方法为以0.01c-0.1c的步长，充电电流从发生析锂的待测电流i1降至i1’，以电流i1’对电池进行与待测电流i1相同的恒流充电放电制式进行测试，直至电流i1’ 降低充电电流至i0在充电过程中不发生析锂。

9.根据权利要求7所述的可逆性定量分析方法，其特征在于，析锂峰vend的确定方法包括下述步骤：对待测电池以发生析锂的待测电流i1进行恒流充电，充电至截止条件后再以小电流0.02c-0.3c；优选为0.1c进行放电，放电结束后，停止测试；记录放电过程中的时间、电压、电流及容量信息；通过放电过程中dq/dv-v曲线中得到对应的析锂峰vend。

10.根据权利要求9所述的可逆性定量分析方法，其特征在于，q不可逆=qe-qv1-q1，其中qe为待测电流i1充电的截止容量；qv1为待测电流i1充电至拐点v1对应的容量；q1为待测电流i1充电至截止条件后放电至析锂峰vend对应的容量。