[发明专利]一种锂离子电池失效的系统分析方法

说明书

本发明提供一种锂离子电池失效的系统分析方法，包括：统计失效的电池的运行数据，利用电池性能随循环周数或者搁置时间变化曲线的不同斜率，确定电池性能衰减的不同阶段；利用非破坏性电池分析方法确定电池性能衰减的主要原因；将电池性能衰减不同阶段的节点电池进行拆解；将各个组件进行电化学分析和进行物理化学分析，确定各阶段电池性能衰减的原因，进而提出电池失效的根本原因。本方法先利用非破坏性的电池分析方法确定电池衰减的各个阶段，再拆解性能衰减到不同阶段的节点电池，并进行电化学分析及物理化学分析，以确定各个阶段电池性能衰减的原因，进而提出电池失效的根本原因，并为今后电池的性能改进提供依据和方向。

技术领域

本发明属于检测领域，特别是涉及一种锂离子电池失效的分析方法。

背景技术

锂离子电池由于具有工作电压高、比能量高、自放电小、无记忆效应等优势，广泛应用于便携式电子产品、可穿戴产品、先进机器人、储电网络以及电动汽车等领域。

近年来，新一代电子产品及新能源汽车的应用不断扩大，对锂离子电池的生产和应用提出更高的要求，包括高能量密度、高功率密度、以及长循环寿命等，这些都需要我们对锂离子电池的老化过程进行更加深入的剖析，对其失效机制进行系统的分析。

电池的性能衰减主要是由于材料和电极层面化学降解反应造成的，因此，系统的分析电池内部的降解机制是至关重要的。通常，考虑到实际电池的安全问题、健康问题以及不合理的操作对电池的破坏问题，只用一些非破坏性的方法来分析电池性能变差的原因。但是，这些方法大多只能确定电池失效的主要原因，包括锂损失，活性材料降解和阻抗增加。而具体的失效机制，比如锂损失量，正负极材料破坏原因，阻抗增加的部分，不能从中判断出来。因此，除以上非破坏性的方法外，还需要利用安全可靠的拆解方法，进行电池外包装打开，组件分离，组件的清洗和干燥，并对电池的各个组件进行物理化学分析以确定电池失效的具体原因。

当今大多数电池失效研究分析方法是在电池失效之后，对电池进行拆解与表征，以确定电池的失效机制。申请号201220258548.2,2012-06-01的专利中记载了，在动力电池失效后，对电池进行电性能测试和内部检测。这种方法虽然可以基本确定电池失效的最终原因，但不能得知在老化过程中电池各个组分分别变化的情况，以及与其相对应的可能导致不同老化路径的潜在机制。另外还有一些电池的失效分析虽然研究了老化过程，但是通常采用一些电化学原位分析方法对电池研究。例如申请号：201610015015.4的专利中，利用电化学原位分析方法，确定锂离子电池的老化路径及衰退机理。但是只利用原位电化学的分析方法不能得到电池内部组件的变化情况，也就不能对电池失效的根本原因做出判断。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种锂离子电池失效的系统分析方法，通过结合非破坏性电池分析方法和电池拆解后电化学和物理化学分析的方法，确定各个阶段电池性能衰减的原因，进而提出电池失效的根本原因，并为后期电池的性能改进提供依据和方向。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种锂离子电池失效的系统分析方法，包括步骤：

步骤一：利用电池性能随循环周数或者搁置时间变化曲线的不同斜率，确定电池性能衰减的不同阶段；

步骤二：利用非破坏性电池分析方法确定电池性能衰减的主要原因；

步骤三：将电池性能衰减不同阶段的节点电池进行拆解；

步骤四：将拆解电池的各个组件进行电化学分析；

步骤五：将拆解电池的各个组件进行物理化学分析，确定各阶段电池性能衰减的原因，进而提出电池失效的根本原因。

其中，所述性能为容量、能量和功率中的至少一种，例如容量保持率相对于循环周数的曲线。