權(quán)利要求
1.
鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，其特征在于，包括：
獲取新鮮電池在第一次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的電壓與容量數(shù)據(jù)得到電壓對(duì)容量的微分與容量所對(duì)應(yīng)的第一關(guān)系曲線;
獲取老化電池進(jìn)行再次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的電壓與容量數(shù)據(jù)得到電壓對(duì)容量的微分與容量所對(duì)應(yīng)的第二關(guān)系曲線，所述老化電池為對(duì)新鮮電池進(jìn)行循環(huán)充放電后放電至低于設(shè)定電壓的電池;
比較第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上在曲線最右側(cè)出現(xiàn)的凹槽圖形的完整程度，得到鋰電池負(fù)極容量衰減速率與鋰電池正極容量衰減速率之間的大小關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，其特征在于，當(dāng)?shù)谝魂P(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度較第二關(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度更高時(shí)，則鋰電池負(fù)極容量衰減速率大于正極容量衰減速率;和/或
當(dāng)?shù)诙P(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度較第一關(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度更高時(shí)，則鋰電池正極容量衰減速率大于負(fù)極容量衰減速率;和/或
當(dāng)?shù)谝魂P(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度相同或完整程度的差異在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，則鋰電池正極與負(fù)極的容量衰減速率相同;
凹槽圖形的完整程度是指凹槽圖形左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的縱坐標(biāo)差值，凹槽圖形的縱坐標(biāo)差值越小則表示其完整程度越高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，其特征在于，所述新鮮電池采用高鎳三元
正極材料，按摩爾比所述高鎳三元正極材料中Ni相對(duì)于Ni、Co、Mn總和的含量占比不小于80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，其特征在于，對(duì)新鮮電池進(jìn)行第一次充電與對(duì)放電后的老化電池進(jìn)行再次充電的充電截止電壓相同，充電截止電壓不小于4.1V。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，其特征在于，對(duì)循環(huán)充放電后的電池放電至低于4V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，其特征在于，當(dāng)循環(huán)充放電后的電池的電壓低于設(shè)定電壓時(shí)，以當(dāng)前狀態(tài)下的電池作為老化電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，其特征在于，所述凹槽圖形左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的橫坐標(biāo)差值不小于1%SOC，其中SOC為電池容量百分比。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，其特征在于，對(duì)新鮮電池進(jìn)行第一次充電與對(duì)放電后的老化電池進(jìn)行再次充電所采用的充電倍率相同，且充電倍率小于0.5C。
9.鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析系統(tǒng)，其特征在于，包括：
第一曲線獲取單元，所述第一曲線獲取單元用于根據(jù)獲取的新鮮電池在第一次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，得到電壓對(duì)容量的微分與容量所對(duì)應(yīng)的第一關(guān)系曲線;
第二曲線獲取單元，所述第二曲線獲取單元用于根據(jù)獲取的在對(duì)老化電池進(jìn)行再次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，得到電壓對(duì)容量的微分與容量所對(duì)應(yīng)的第二關(guān)系曲線，所述老化電池為對(duì)新鮮電池進(jìn)行循環(huán)充放電后放電至低于設(shè)定電壓的電池;
衰減速率分析單元，所述衰減速率分析單元用于比較第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上在曲線最右側(cè)出現(xiàn)的凹槽圖形的完整程度，并根據(jù)比較結(jié)果對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析系統(tǒng)，其特征在于，所述衰減速率分析單元用于分別獲取第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上凹槽圖形的左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的縱坐標(biāo)差值，并根據(jù)對(duì)凹槽圖形的縱坐標(biāo)差值的比較結(jié)果對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)
[0002]鋰電池由正極、負(fù)極以及其它輔材構(gòu)成，隨著電池的充放電循環(huán)，電池的正負(fù)極容量均會(huì)逐步發(fā)生損失，在電池的開發(fā)過程中，需要對(duì)循環(huán)性能不佳的正極或負(fù)極進(jìn)行更換，以提高電池整體的循環(huán)性能。此時(shí)就不僅需要判斷電池中正極、負(fù)極是否發(fā)生了容量的衰減，還需要能夠進(jìn)一步判斷正極、負(fù)極容量衰減的速率。目前，通常需要對(duì)電池進(jìn)行拆解，通過測(cè)量正極、
負(fù)極材料的容量，來判斷正極、負(fù)極容量哪一個(gè)衰減的更快;采用這種方法操作復(fù)雜、效率較低，且難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的分析。
發(fā)明內(nèi)容
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，在不拆解電池的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池正極、負(fù)極容量衰減速率的準(zhǔn)確分析。
[0004]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，包括：
獲取新鮮電池在第一次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的電壓與容量數(shù)據(jù)得到電壓對(duì)容量的微分與容量所對(duì)應(yīng)的第一關(guān)系曲線;
獲取老化電池進(jìn)行再次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的電壓與容量數(shù)據(jù)得到電壓對(duì)容量的微分與容量所對(duì)應(yīng)的第二關(guān)系曲線，所述老化電池為對(duì)新鮮電池進(jìn)行循環(huán)充放電后放電至低于設(shè)定電壓的電池;
比較第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上在曲線最右側(cè)出現(xiàn)的凹槽圖形的完整程度，得到鋰電池負(fù)極容量衰減速率與鋰電池正極容量衰減速率之間的大小關(guān)系。
[0005]在一些實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝魂P(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度較第二關(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度更高時(shí)，則鋰電池負(fù)極容量衰減速率大于正極容量衰減速率;和/或
當(dāng)?shù)诙P(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度較第一關(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度更高時(shí)，則鋰電池正極容量衰減速率大于負(fù)極容量衰減速率;和/或
當(dāng)?shù)谝魂P(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度相同或完整程度的差異在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí)，則鋰電池正極與負(fù)極的容量衰減速率相同;
凹槽圖形的完整程度是指凹槽圖形左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的縱坐標(biāo)差值，凹槽圖形的縱坐標(biāo)差值越小則表示其完整程度越高。
[0006]在一些實(shí)施例中，所述新鮮電池采用高鎳三元正極材料，按摩爾比所述高鎳三元正極材料中Ni相對(duì)于Ni、Co、Mn總和的含量占比不小于80%。
[0007]在一些實(shí)施例中，對(duì)新鮮電池進(jìn)行第一次充電與對(duì)放電后的老化電池進(jìn)行再次充電的充電截止電壓相同，充電截止電壓不小于4.1V。
[0008]在一些實(shí)施例中，所述充電截止電壓為4.2V-4.3V。
[0009]在一些實(shí)施例中，對(duì)循環(huán)充放電后的電池放電至低于4V。
[0010]在一些實(shí)施例中，當(dāng)循環(huán)充放電后的電池的電壓低于設(shè)定電壓時(shí)，以當(dāng)前狀態(tài)下的電池作為老化電池。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述凹槽圖形左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的橫坐標(biāo)差值不小于1%SOC，其中SOC為電池容量百分比。
[0012]在一些實(shí)施例中，對(duì)新鮮電池進(jìn)行第一次充電與對(duì)放電后的老化電池進(jìn)行再次充電所采用的充電倍率相同，且充電倍率小于0.5C。
[0013]另一方面，本發(fā)明還提供一種鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析系統(tǒng)，包括：
第一曲線獲取單元，所述第一曲線獲取單元用于根據(jù)獲取的新鮮電池在第一次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，得到電壓對(duì)容量的微分與容量所對(duì)應(yīng)的第一關(guān)系曲線;
第二曲線獲取單元，所述第二曲線獲取單元用于根據(jù)獲取的老化電池進(jìn)行再次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，得到電壓對(duì)容量的微分與容量所對(duì)應(yīng)的第二關(guān)系曲線，所述老化電池為對(duì)新鮮電池進(jìn)行循環(huán)充放電后放電至低于設(shè)定電壓的電池;
衰減速率分析單元，所述衰減速率分析單元用于比較第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上在曲線最右側(cè)出現(xiàn)的凹槽圖形的完整程度，并根據(jù)比較結(jié)果對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析。
[0014]在一些實(shí)施例中，所述衰減速率分析單元用于分別獲取第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上凹槽圖形的左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的縱坐標(biāo)差值，并根據(jù)對(duì)凹槽圖形的縱坐標(biāo)差值的比較結(jié)果對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
在對(duì)采用高鎳三元正極材料的電池進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)電池充電至一定電壓時(shí)在電壓與容量的曲線上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)反應(yīng)平臺(tái)，該反應(yīng)平臺(tái)在對(duì)應(yīng)的電壓對(duì)容量的微分與容量的曲線上體現(xiàn)為一個(gè)凹槽圖形，且該凹槽圖形的完整程度與電池正極、負(fù)極容量的衰減速率存在一定的關(guān)聯(lián)?；谶@一發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明通過獲取新鮮電池與循環(huán)后的老化電池在充電過程中的電壓對(duì)容量的微分與容量的關(guān)系曲線，并對(duì)曲線上的凹槽圖形進(jìn)行比較，在不需要拆解電池的情況下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰電池正極與負(fù)極容量衰減速率的分析，能夠快速地判斷鋰電池正極、負(fù)極容量哪一個(gè)衰減的更快。
[0016]通過實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明方法在對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率的定性判斷上具有很高的準(zhǔn)確性，且分析操作過程簡單，可廣泛應(yīng)用于采用高鎳三元正極材料以及具有類似的特性的鋰電池的研究。
附圖說明
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中凹槽圖形完整度示意圖;圖中，H1為凹槽圖形左端端點(diǎn)的高度值，H2為凹槽圖形右端端點(diǎn)的高度值，?H為左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的高度差，A、B、C、D分別對(duì)應(yīng)凹槽圖形的編號(hào)。
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中第一關(guān)系曲線示意圖;圖中，縱坐標(biāo)為電壓對(duì)容量的微分，橫坐標(biāo)為容量Q，虛線框中為曲線最右端出現(xiàn)的凹槽圖形。
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中第二關(guān)系曲線示意圖;圖中，縱坐標(biāo)為電壓對(duì)容量的微分，橫坐標(biāo)為容量Q，虛線框中為曲線最右端出現(xiàn)的凹槽圖形。
[0021]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中第一關(guān)系曲線示意圖;圖中，縱坐標(biāo)為電壓對(duì)容量的微分，橫坐標(biāo)為容量Q，虛線框中為曲線最右端出現(xiàn)的凹槽圖形。
[0022]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2中第二關(guān)系曲線示意圖;圖中，縱坐標(biāo)為電壓對(duì)容量的微分，橫坐標(biāo)為容量Q，虛線框中為曲線最右端出現(xiàn)的凹槽圖形。
具體實(shí)施方式
[0023]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0024]目前，在對(duì)電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析時(shí)，通常是將循環(huán)充放電后的電池進(jìn)行拆解，然后重新將正極、負(fù)極制成扣式半電池，分別測(cè)量此時(shí)正極、負(fù)極的容量并與其初始容量進(jìn)行對(duì)比得到衰減率，對(duì)電池正極、負(fù)極中哪一個(gè)衰減的更快進(jìn)行判斷。
[0025]顯然，采用這種測(cè)試方式，需要反復(fù)拆解、組裝電池并進(jìn)行測(cè)試，不僅操作效率低，而且拆解、組裝的質(zhì)量將會(huì)對(duì)容量的測(cè)量結(jié)果造成影響，從而會(huì)影響到測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0026]本發(fā)明為一種能夠應(yīng)用于對(duì)采用高鎳正極材料的鋰電池的正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析的方法，不需要對(duì)電池進(jìn)行拆解就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)正負(fù)極容量衰減速率的分析和判斷。
[0027]本發(fā)明中的高鎳正極材料指的是材料中鎳的摩爾比不小于80%。
[0028]在研究中發(fā)現(xiàn)，上述這種鋰電池在充電至4.1V以上時(shí)，會(huì)在電壓與容量的曲線上出現(xiàn)一個(gè)反應(yīng)平臺(tái)，采用將電壓對(duì)容量進(jìn)行微分處理，在得到的電壓對(duì)容量的微分與容量之間所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線的最右側(cè)會(huì)呈現(xiàn)為一個(gè)凹槽圖形。
[0029]通過對(duì)該凹槽圖形的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池采用不同的負(fù)極材料時(shí)，新鮮電池與循環(huán)后的電池所得到的上述關(guān)系曲線中的凹槽圖形會(huì)存在一定的差異，通過大量的實(shí)驗(yàn)，找出了上述關(guān)系曲線上凹槽圖形所具有的規(guī)律和特點(diǎn)。
[0030]發(fā)現(xiàn)當(dāng)電池正極的衰減速率大于負(fù)極的衰減速率時(shí)，循環(huán)后的電池所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線中的凹槽圖形的完整程度要高于新鮮電池所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線中的凹槽圖形;而當(dāng)電池負(fù)極的衰減速率大于正極的衰減速率時(shí)，新鮮電池所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線中的凹槽圖形的完整程度要高于循環(huán)后的電池所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線中的凹槽圖形。
[0031]基于上述發(fā)現(xiàn)，將其應(yīng)用到對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率的判斷，得到本發(fā)明的鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法。
[0032]本發(fā)明的一些實(shí)施例中，鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法，包括：
對(duì)新鮮電池進(jìn)行第一次充電，獲取充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的電壓與容量數(shù)據(jù)得到電壓對(duì)容量的微分與容量之間所對(duì)應(yīng)的第一關(guān)系曲線;
對(duì)新鮮電池進(jìn)行循環(huán)充放電，得到老化電池;
對(duì)循環(huán)充放電后的老化電池放電至低于設(shè)定電壓，對(duì)放電后的老化電池進(jìn)行再次充電，獲取再次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的電壓與容量數(shù)據(jù)得到電壓對(duì)容量的微分與容量之間所對(duì)應(yīng)的第二關(guān)系曲線;
比較第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上在曲線最右側(cè)出現(xiàn)的凹槽圖形的完整程度，得到鋰電池負(fù)極容量衰減速率與鋰電池正極容量衰減速率之間的大小關(guān)系，對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析。
[0033]本實(shí)施例的方法適用于采用高鎳正極材料的鋰電池，其中，高鎳正極材料是指按摩爾比高鎳三元正極材料中Ni相對(duì)于Ni、Co、Mn總和的含量占比不小于80%。
[0034]這里的新鮮電池指的是未進(jìn)行過循環(huán)充放電的電池。
[0035]在通過充放電機(jī)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，隨著充電的進(jìn)行，電池容量逐漸增加，電池電壓也逐漸升高，電池容量與電壓之間呈連續(xù)的、一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此能夠?qū)㈦妷簩?duì)容量進(jìn)行微分處理而得到電壓對(duì)容量的微分與容量之間所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線。
[0036]這里的電壓對(duì)容量的微分指的是將測(cè)量的電壓對(duì)容量進(jìn)行微分處理，可表示為，其中V為電壓，Q為容量，λ表示電壓對(duì)容量的微分，為電壓對(duì)容量的微分。
[0037]第一關(guān)系曲線、第二關(guān)系曲線分別為以電壓對(duì)容量的微分λ作為縱坐標(biāo)，以容量Q作為橫坐標(biāo)所得到的曲線。
[0038]在一些實(shí)施例中，通過比較第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上在曲線最右側(cè)出現(xiàn)的凹槽圖形的完整程度，對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析，所采用的方法為：
當(dāng)?shù)谝魂P(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度較第二關(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度更高時(shí)，則判斷鋰電池負(fù)極容量衰減速率大于正極容量衰減速率。
[0039]當(dāng)?shù)诙P(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度較第一關(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度更高時(shí)，則判斷鋰電池正極容量衰減速率大于負(fù)極容量衰減速率。
[0040]當(dāng)?shù)谝魂P(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線的凹槽圖形的完整程度相同或兩個(gè)凹槽圖形的完整程度的差異在設(shè)定值范圍內(nèi)，即兩者完整程度的差異不明顯時(shí)，則判斷鋰電池正極與負(fù)極的容量衰減速率相同。
[0041]參照?qǐng)D2和圖3，凹槽圖形的完整程度是指凹槽圖形左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的縱坐標(biāo)差值，凹槽圖形的縱坐標(biāo)差值越小則表示其完整程度越高。用于判斷兩者完整程度是否有明顯差異的設(shè)定值的大小可視情況進(jìn)行設(shè)定，例如將其設(shè)置為第一關(guān)系曲線的凹槽圖形中最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的縱坐標(biāo)差值的5%，當(dāng)兩個(gè)凹槽圖形的左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的縱坐標(biāo)差值之間的差異在該設(shè)定值范圍以內(nèi)時(shí)，則判斷兩個(gè)凹槽圖形的完整程度的差異不明顯，即兩者的完整程度相同。
[0042]或者，以圖1中所示的凹槽圖形為例，圖中H1為凹槽圖形左端端點(diǎn)的高度值(縱坐標(biāo)值)，H2為凹槽圖形右端端點(diǎn)的高度值(縱坐標(biāo)值)，?H為左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的高度差(縱坐標(biāo)差值)，比較凹槽圖形左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)之間的高度差?H，當(dāng)?H越小則說明凹槽圖形的完整程度越高，當(dāng)?H越大則說明凹槽圖形的完整程度越低。因此，從圖1中可以看出，圖形A的完整程度最高，其次依次為圖形B、圖形C，圖形D的完整程度最低。
[0043]在一些實(shí)施例中，對(duì)新鮮電池進(jìn)行第一次充電與對(duì)放電后的老化電池進(jìn)行再次充電的充電截止電壓相同，充電截止電壓不小于4.1V。例如充電截止電壓可設(shè)置為4.2V-4.3V區(qū)間內(nèi)的任一電壓。
[0044]在一些實(shí)施例中，上述方法步驟中對(duì)循環(huán)充放電后的老化電池放電至低于4V。當(dāng)循環(huán)充放電后電池的電壓低于該設(shè)定電壓時(shí)，如低于4V時(shí)不需進(jìn)行放電，可直接對(duì)電池進(jìn)行再次充電。
[0045]在一些實(shí)施例中，所選取的位于曲線最右側(cè)的凹槽圖形的左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的橫坐標(biāo)差值應(yīng)不小于1%SOC對(duì)應(yīng)的容量，以消除由于測(cè)試電壓波動(dòng)在曲線上所形成的異常凹槽圖形對(duì)分析所可能帶來的影響。SOC為電池容量百分比，例如電池整體容量為1Ah時(shí)，則1%SOC表示為0.01 Ah。
[0046]在一些實(shí)施例中，對(duì)新鮮電池進(jìn)行第一次充電與對(duì)放電后的老化電池進(jìn)行再次充電所采用的充電倍率相同，充電倍率設(shè)置為小于0.5C，以保證能夠盡可能地消除充電過程中的電池極化。
[0047]本發(fā)明實(shí)施例中的新鮮電池以及循環(huán)充放電后的電池均為全電池，一般在電池設(shè)計(jì)中，全電池充電至4.3V時(shí)，正極電位約為4.3V，負(fù)極電位約為0V，全電池的電壓為正極電位與負(fù)極電位的差值，此時(shí)全電池對(duì)應(yīng)的曲線上具備正極較為完整的凹槽圖形。
[0048]電池在循環(huán)過程中，如果正極容量衰減較快，正極脫出的鋰離子不足以將負(fù)極所有嵌鋰空位填充，此時(shí)負(fù)極的電位將會(huì)相對(duì)升高，在全電池的充電截止電壓被設(shè)置為不變的情況下，此時(shí)正極的電位也將升高，隨著正極電位的升高，曲線上凹槽圖形的完整程度將會(huì)更完整，因此，當(dāng)凹槽圖形越完整則說明正極的衰減速率相對(duì)越大。
[0049]反之，如果負(fù)極容量衰減較快，正極還未脫出全部的鋰離子，負(fù)極電位即降低至約為0，隨著充電的進(jìn)行，負(fù)極電位可能進(jìn)一步下降為負(fù)值，在全電池的充電截止電壓被設(shè)置為不變的情況下，由于負(fù)極的電位降低，此時(shí)正極的電位也會(huì)降低，曲線上凹槽圖形的完整程度將會(huì)更不完整，因此，當(dāng)凹槽圖形越不完整則說明負(fù)極的衰減速率相對(duì)越大。
[0050]基于上述原理，本發(fā)明更重要的是提供了一種新的、能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析的思路，本發(fā)明的方法不僅僅能夠適用于采用高鎳三元正極材料的鋰電池，同樣能夠適用于采用其它正/負(fù)極材料、具有類似上述特性的鋰電池。
[0051]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0052]實(shí)施例1
S01、制備新鮮電池A，新鮮電池A的正極材料為9系三元正極材料(鎳金屬相對(duì)于鎳鈷錳金屬總和的摩爾比在90%以上)，負(fù)極材料為石墨;
S02、對(duì)新鮮電池A進(jìn)行第一次充電，充電截止電壓為4.3V，記錄充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù);
S03、對(duì)新鮮電池A進(jìn)行一定次數(shù)的循環(huán)充放電;
S04、對(duì)循環(huán)充放電后的電池A進(jìn)行放電，放電至3V;
S05、對(duì)步驟S04中放電后的電池A進(jìn)行再次充電，并記錄充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù);
S06、對(duì)步驟S02中測(cè)試的電壓對(duì)容量進(jìn)行微分處理，并繪制以電壓對(duì)容量的微分為縱坐標(biāo)，以容量為橫坐標(biāo)的關(guān)系曲線，得到第一關(guān)系曲線，如圖2所示;
S07、對(duì)步驟S05中測(cè)試的電壓對(duì)容量進(jìn)行微分處理，并繪制以電壓對(duì)容量的微分為縱坐標(biāo)，以容量為橫坐標(biāo)的關(guān)系曲線，得到第二關(guān)系曲線，如圖3所示;
S08、比較圖2與圖3中最右側(cè)的凹槽圖形的完整程度，可以看出圖3中的凹槽圖形的完整程度要高于圖2中的凹槽圖形，因此可以判斷該電池的正極容量衰減速率要大于負(fù)極容量衰減速率。
[0053]基于這一分析結(jié)果，在后續(xù)的研發(fā)過程中如果想進(jìn)一步提高該電池A的循環(huán)壽命，則需要更換更加穩(wěn)定、容量衰減速率更小的正極材料。
[0054]實(shí)施例2
S01、制備新鮮電池B，新鮮電池B的正極材料為9系三元正極材料(鎳金屬相對(duì)于鎳鈷錳金屬總和的摩爾比在90%以上)，負(fù)極材料為硅碳負(fù)極;
S02、對(duì)新鮮電池B進(jìn)行第一次充電，充電截止電壓為4.3V，記錄充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù);
S03、對(duì)新鮮電池B進(jìn)行一定次數(shù)的循環(huán)充放電;
S04、對(duì)循環(huán)充放電后的電池B進(jìn)行放電，放電至3V;
S05、對(duì)步驟S04中放電后的電池B進(jìn)行再次充電，并記錄充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù);
S06、對(duì)步驟S02中測(cè)試的電壓對(duì)容量進(jìn)行微分處理，并繪制以電壓對(duì)容量的微分為縱坐標(biāo)，以容量為橫坐標(biāo)的關(guān)系曲線，得到第一關(guān)系曲線，如圖4所示;
S07、對(duì)步驟S05中測(cè)試的電壓對(duì)容量進(jìn)行微分處理，并繪制以電壓對(duì)容量的微分為縱坐標(biāo)，以容量為橫坐標(biāo)的關(guān)系曲線，得到第二關(guān)系曲線，如圖5所示;
S08、比較圖4與圖5中最右側(cè)的凹槽圖形的完整程度，可以看出圖4中的凹槽圖形的完整程度要高于圖5中的凹槽圖形，因此可以判斷該電池的負(fù)極容量衰減速率要大于正極容量衰減速率。
[0055]基于這一分析結(jié)果，在后續(xù)的研發(fā)過程中如果想進(jìn)一步提高該電池B的循環(huán)壽命，則需要更換更加穩(wěn)定、容量衰減速率更小的負(fù)極材料。
[0056]本發(fā)明的一些實(shí)施例中還涉及一種鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析系統(tǒng)，包括：
第一曲線獲取單元，第一曲線獲取單元用于根據(jù)獲取的新鮮電池在第一次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，得到電壓對(duì)容量的微分與容量之間所對(duì)應(yīng)的第一關(guān)系曲線;
第二曲線獲取單元，第二曲線獲取單元用于根據(jù)獲取的在對(duì)電池進(jìn)行再次充電過程中的電壓與容量數(shù)據(jù)，得到電壓對(duì)容量的微分與容量之間所對(duì)應(yīng)的第二關(guān)系曲線，所述電池為對(duì)新鮮電池進(jìn)行循環(huán)充放電后放電至低于設(shè)定電壓的電池;
衰減速率分析單元，衰減速率分析單元用于比較第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上在曲線最右側(cè)出現(xiàn)的凹槽圖形的完整程度，并根據(jù)比較結(jié)果對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析。
[0057]相應(yīng)地，在一些實(shí)施例中，衰減速率分析單元用于分別獲取第一關(guān)系曲線與第二關(guān)系曲線上凹槽圖形的左端端點(diǎn)與右端端點(diǎn)的縱坐標(biāo)差值，并對(duì)凹槽圖形的縱坐標(biāo)差值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果對(duì)鋰電池正負(fù)極容量衰減速率進(jìn)行分析。
[0058]應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語“和/或”僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，A和/或B，可以表示：單獨(dú)存在A，同時(shí)存在A和B，單獨(dú)存在B這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表示前后關(guān)聯(lián)對(duì)象是一種“或”的關(guān)系。
[0059]上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述申請(qǐng)構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。
說明書附圖(5)
聲明：
“鋰電池正負(fù)極容量衰減速率分析方法及系統(tǒng)” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：四川新能源汽車創(chuàng)新中心有限公
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