[发明专利]用于电化学电池中软短路的确定和表征的方法

说明书

一种电化学电池包括能够有助于阳极与阴极之间的离子转移的电解质。一种用于识别和/或表征电化学电池中的软短路的方法包括：将电化学电池冷却到观察温度，在所述温度下电解质间离子迁移被实质上抑制；在观察温度下观察电化学电池的开路电压(OCV)持续一段时间；以及如果OCV在时间段期满之前达到最小阈值电压，那么确定电化学电池中存在软短路。所述方法可以任选地进一步包含在所述观察温度或低于所述观察温度下通过恒电位电化学阻抗谱(PEIS)产生所述电池的阻抗谱，以及将电池泄漏电阻定义为所述阻抗谱的最大阻抗极限。所述观察温度可以包括电解质的玻璃化转变温度。

背景技术

电化学电池是被配置成通过化学反应来产生电能的装置。电化学电池的一个实例是锂离子蓄电池，其中锂离子在负电极(即阳极)与正电极(即阴极)之间移动。液体和聚合物电解质可以有助于锂离子在阳极与阴极之间的移动。锂离子蓄电池由于其高能量密度和经历连续充放电循环的能力，在国防、汽车和航空航天应用方面越来越受欢迎。

发明内容

提供一种用于识别电化学电池中的软短路的方法。电池包含被配置成在阳极与阴极之间转移离子的电解质。所述方法包含：将电化学电池至少冷却到观察温度，在所述温度下电解质间离子迁移被实质上抑制；在观察温度或低于观察温度下观察电化学电池的开路电压(OCV)持续一段时间；以及如果OCV在时间段期满之前达到最小阈值电压，那么确定电化学电池中存在软短路。所述时间段可以小于约300秒。阈值电压可以是约0.2伏特。阈值电压可以是在冷却之前测量的电池的OCV电压的一部分。观察温度可以是电解质的玻璃化转变温度。观察温度可以是电解质的冰点。电化学电池可以是蓄电池。电化学电池可以是锂离子蓄电池。电化学电池可以是超级电容器。电化学电池可以通过液氮冷却。所述方法可以是非破坏性的。所述时间段可以在电化学电池达到观察温度后开始。

还提供一种用于表征电化学电池中的软短路的方法。电池包含被配置成在阳极与阴极之间转移离子的电解质。所述方法包含在观察温度或低于观察温度下通过恒电位电化学阻抗谱(PEIS)产生电池的阻抗谱，以及将电池泄漏电阻定义为阻抗谱的最大阻抗极限。观察温度可以是电解质间离子迁移被实质上抑制的温度。电化学电池可以通过液氮被冷却到观察温度。所述方法可以进一步包含通过比较电池的限定泄漏电阻与阈值电阻来确定电化学电池的适用性。

还提供了一种用于识别和表征电化学电池中不期望的自放电的方法。电池包含被配置成在阳极与阴极之间转移离子的电解质。所述方法包含：将电化学电池至少冷却到观察温度，在所述温度下电解质间离子迁移被实质上抑制；在观察温度或低于观察温度下观察电化学电池的开路电压(OCV)持续一段时间；如果OCV在时间段期满之前达到最小阈值电压，那么确定电化学电池中存在软短路；通过恒电位电化学阻抗谱(PEIS)在观察温或低于观察温度下产生电池的阻抗谱；以及将电池泄漏电阻定义为阻抗谱的最大阻抗极限。所述方法可以是非破坏性的。观察温度可以是电解质的玻璃化转变温度。电化学电池可以是锂离子蓄电池。电解质间离子迁移可以是从电解质到电极的离子移动或是从电极到电解质的离子移动。

通过下文对例示性实施例和附图的详细描述，例示性实施例的其他目的、优点和新颖特征将变得更加显而易见。

附图说明

图1示出根据一个或多个实施例的锂蓄电池单元；

图2示出根据一个或多个实施例的混合动力电动车辆的示意图；

图3示出根据一个或多个实施例的用于识别电化学电池中的软短路的方法的框图；

图4示出根据一个或多个实施例的用于量化电化学电池中的泄露电阻的方法的框图；

图5示出根据一个或多个实施例的若干电化学电池的开路电压对温度的曲线图；以及

图6示出根据一个或多个实施例的通过PEIS产生的若干电化学电池的阻抗谱。

具体实施方式