基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法与流程

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法。

背景技术：

1、锂离子电池凭借高能量密度和长循环寿命，已成为消费电子、电动汽车及储能系统的核心供能元件。随着应用场景的不断拓展，高倍率短脉冲充电模式在无人机、混合动力汽车、电动工具及脉冲功率系统中日益普及。然而，该充电模式极易诱发负极析锂——锂离子以金属态沉积于负极表面而非嵌入石墨层间，这一副反应不仅造成不可逆的容量损失，更可能引发内部短路乃至热失控，严重威胁电池安全性与使用寿命。因此，准确评估高倍率脉冲工况下的析锂风险，对于充电策略优化与电池安全管理至关重要。

2、目前，针对锂离子电池析锂的检测与评估技术主要有三类：

3、第一，三电极法。该方法在待测电池中植入参比电极，通过实时监测负极电位是否低于析锂电位来判断析锂。但植入操作会破坏电池结构完整性，且参比电极的长期稳定性难以保证；高倍率脉冲下严重的极化效应使电位响应失真，微量析锂引起的电位波动湮没于噪声中，难以准确识别。

4、第二，弛豫电压/电流分析法。该方法利用静置阶段析出锂金属的再嵌入或副反应对弛豫曲线的影响，通过检测电压或电流曲线的异常平台来判定析锂。但微量析锂产生的弛豫信号幅值极低、持续时间极短，对设备的精度和采样频率要求极为苛刻，难以满足常规工业测试对经济性和可操作性的需求。

5、第三，超声波检测法。该方法利用锂枝晶生长引起的负极物理结构变化对超声信号（声速、衰减、反射等）传播特性的影响来判定析锂。但目前该技术成熟度较低，在超声换能器集成、信号解耦及电池封装特殊化等方面仍存在工程难题，设备成本高昂，主要处于实验室研究阶段。

6、上述三类方法均试图在单次脉冲的瞬时响应中直接捕捉析锂信号，然而，单次脉冲引发的析锂量极为微小，信号湮没于强噪声中，且现有手段普遍依赖昂贵设备或侵入式操作。在短时、高倍率脉冲场景下，这些固有问题更为突出，集中表现为以下共性技术空白：

7、其一，缺乏将瞬时微弱损伤进行累积量化与标准化评估的框架。现有技术仅能对当前瞬时状态进行定性或半定性的诊断，不具备将多次循环中不可测的微量损伤进行累积放大的手段，亦缺乏标准化的参照体系来量化损伤的严重等级，因而无法回答“该脉冲工况长期执行后会对电池造成何种程度的累积老化”这一工程核心问题，难以输出对寿命预测和策略优化有指导意义的定量指标。

8、其二，评估结果受限于设备精度与信噪比。电位响应、弛豫平台或超声反射等信号在单次脉冲下均极为微弱，对传感器精度和采样频率要求苛刻，设备成本高昂，难以在工业常规测试中推广。

9、其三，操作方式普遍具有侵入性或特殊封装要求，三电极法需破坏性植入，超声波法需集成换能器并改造电池封装，实施门槛高，难以在电池研发、充电协议开发和常规品控等大规模工程场景中推广应用。

10、综上，现有技术在超高倍率短脉冲充电场景下，对于微量、累积性析锂风险的检测与评估，尚缺乏一种兼具高灵敏度、低成本、可量化评估且易于工程化实施的有效手段。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，以解决现有技术中在超高倍率短脉冲充电场景下，单次析锂信号微弱导致检测灵敏度不足，且缺乏将微量损伤进行累积量化并与标准化参照体系对标的手段，同时检测方式普遍依赖侵入式改造或昂贵设备，实施成本过高难以推广的问题。

2、为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

3、本申请的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，包括以下步骤：

4、选取至少两只同型号的基准电池，在预设的恒定环境温度下，以多个不同的恒定倍率分别进行满充满放循环，记录各倍率下电池容量保持率随循环圈数变化的衰减曲线，形成标准循环衰减基准数据库；

5、获取与所述基准电池同型号的待测电池，施加多个脉冲充电循环，每个所述脉冲充电循环至少包含一次脉冲充电阶段和一次放电阶段，所述脉冲充电阶段用于向所述待测电池充入第一电量，所述放电阶段用于将所述第一电量放出，且每个所述脉冲充电循环的充入电量与放出电量相等；

6、完成所述脉冲充电循环后，以标准充放电倍率将所述待测电池放电至截止电压，执行一次标准充放电循环，测量放电容量并计算容量保持率；

7、将所述容量保持率与所述标准循环衰减基准数据库进行比对，确定与所述容量保持率数值相匹配的标准循环倍率和等效循环圈数，并依据所述标准循环倍率和所述等效循环圈数评估析锂风险。

8、作为优选，所述标准充放电倍率为1c。

9、作为优选，所述脉冲充电阶段的充电倍率大于标准充放电倍率。

10、作为优选，所述脉冲充电阶段为恒流充电，充电时长为预设时长，且当所述待测电池的端电压达到预设上限电压时停止充电。

11、作为优选，所述放电阶段的放电倍率小于或等于标准充放电倍率。

12、作为优选，每个所述脉冲充电循环还包括：

13、所述脉冲充电阶段结束后静置第一时长，和/或所述放电阶段结束后静置第二时长。

14、作为优选，所述确定与所述容量保持率数值相匹配的标准循环倍率和等效循环圈数，包括：

15、在所述标准循环衰减基准数据库中，选取与所述容量保持率数值差值的绝对值最小的点，以该点所对应的标准循环倍率和循环圈数作为等效循环倍率和等效循环圈数。

16、作为优选，还包括：

17、计算加速因子，所述加速因子等于所述等效循环圈数除以所述脉冲充电循环的次数，用于量化所述脉冲充电循环相对于标准循环的加速老化程度。

18、作为优选，所述多个不同的恒定倍率至少包括0.5c、1c、2c和3c。

19、作为优选，所述依据所述标准循环倍率和所述等效循环圈数评估析锂风险，包括：若所述标准循环倍率高于标准充放电倍率且所述等效循环圈数大于所述脉冲充电循环的次数，则判定存在析锂风险；若所述标准循环倍率小于或等于所述标准充放电倍率且所述等效循环圈数小于或等于所述脉冲充电循环的次数，则判定无析锂风险。

20、本发明具有如下有益效果：

21、（1）通过设定足够多次数的脉冲循环，将单次不可次的微量析锂损伤在容量维度上累积放大，转化为常规设备可精确测量的宏观容量衰减，从而实现了对高倍率脉冲工况下微量、累积性析锂风险的高亮度检测。

22、（2）通过将老化后容量保持率与标准循环衰减基准数据库进行映射对标，以“等效于xx倍率循环了xx圈”的形式输出评估结果，并结合加速因子α量化加速老化程度，实现了从定性判断到半定量/定量评估的跨越。

23、（3）全部操作仅需常规充放电测试柜即可完成，无需三电极植入、超高精度采集模块或特殊封装改造，具备实施简便、成本低廉、结果直观且可指导寿命预测的综合优势。

1.一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，所述标准充放电倍率为1c。

3.根据权利要求2所述的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，所述脉冲充电阶段的充电倍率大于标准充放电倍率。

4.根据权利要求3所述的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，所述脉冲充电阶段为恒流充电，充电时长为预设时长，且当所述待测电池的端电压达到预设上限电压时停止充电。

5.根据权利要求2所述的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，所述放电阶段的放电倍率小于或等于标准充放电倍率。

6.根据权利要求1所述的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，每个所述脉冲充电循环还包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，所述确定与所述容量保持率数值相匹配的标准循环倍率和等效循环圈数，包括：

8.根据权利要求1所述的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求1所述的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，所述多个不同的恒定倍率至少包括0.5c、1c、2c和3c。

10.根据权利要求1所述的一种基于等效循环映射的锂离子电池脉冲析锂风险评估方法，其特征在于，所述依据所述标准循环倍率和所述等效循环圈数评估析锂风险，包括：若所述标准循环倍率高于标准充放电倍率且所述等效循环圈数大于所述脉冲充电循环的次数，则判定存在析锂风险；若所述标准循环倍率小于或等于所述标准充放电倍率且所述等效循环圈数小于或等于所述脉冲充电循环的次数，则判定无析锂风险。