[发明专利]一种锂离子电池机械响应与电化学行为同时测量方法

说明书

本发明提出一种锂离子电池机械响应与电化学行为同时测量方法，包括测量并记录电化学行为数据，以电池SOC百分含量为X轴，电池电压为Y轴建立坐标系，在所述坐标系中作测试数据对应点，用曲线将点连接，获得电池SOC与电池电压的曲线图；测量并记录电池机械响应的数据，以电池电压为X轴，电池厚度为Y轴建立坐标系，在所述坐标系中作测试数据对应点，用曲线将点连接，获得测试点电池厚度与电压曲线图；整合电池SOC与电池电压的曲线图和电池厚度与电压曲线图，消去电池电压，获得电池厚度和电池SOC的关系曲线。由电池厚度快速、准确得推算出电池局部SOC，操作简单方便，成本较低。

技术领域

本发明实施例涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池机械响应与电化学行为同时测量方法。

背景技术

作为混合动力和电动汽车中的储能装置，锂离子电池工作机制非常复杂，涉及电化学动力学、势能理论、传质、能量平衡和弹性等多种机理，锂离子电池机械响应包括产生应力和体积膨胀对电化学行为比如SOC分布有显著影响。而Li+在电极颗粒内的不均匀分布亦会导致不均匀的局部体积变化，严重时会引起极片断裂，导致安全事故。因此研究电化学行为和机械响应之间的协同作用对锂离子电池研究具有重要意义。

目前多数工作只针对锂离子电池的电化学行为和机械响应进行了单独研究，例如申请号为201710021905.0的专利提出了一种锂离子电池SOC估算方法，通过建立自适应神经模糊推理系统的锂离子电池剩余容量预测模型，准确估算电池的剩余容量。申请号为201810999373.2的专利提出了一种锂离子电池内部应力分布及变化的测试方法，利用在电池内部植入压力纸测试电池内部应力在循环过程中的变化。

现有技术方案只针对锂离子电池的机械性能和电化学行为进行了单独研究，无法表征二者之间的相互关系，对于锂离子电池尤其是大尺寸软包离子锂电池具有一定的技术局限性。

发明内容

针对无法表征锂离子电池的机械性能和电化学行为的相互关系的问题，本发明提出了一种软包锂离子电池机械响应与电化学行为同时测量方法，采用自主设计大尺寸电池，研究了充放电过程电池同一位置SOC与厚度的变化，验证电池厚度和SOC分布的不均匀性，另一方面评估局部电池SOC与该处电池厚度之间的相互关系，另外根据实验结果可以由电池厚度直接估算电池SOC，为锂离子电池性能衰减评估提供了一种有效的途径。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种锂离子电池机械响应与电化学行为同时测量方法，包括：

测量电化学行为，测量并记录电化学行为数据，处理数据，获得电池SOC与电池电压的曲线图；

测量电池机械响应，测量并记录电池机械响应的数据，处理数据，获得测试点电池厚度与电压曲线图；

整合电池SOC与电池电压的曲线图和电池厚度与电压曲线图，获得电池厚度和电池SOC的关系曲线。

本发明在大尺寸硅基软包锂离子电池充放电过程对电化学行为和电池机械响应进行同步测试，获得电池SOC与电池电压的曲线图和测试点电池厚度与电压曲线图，再分析整合电池SOC与电池电压的曲线图和电池厚度与电压曲线图，获得测试点电池厚度与电压曲线图，从而分析了得到电池机械响应和电化学行为之间的相互影响关系，最终根据测试点电池厚度与电压曲线图，利用电池厚度快速推算出电池局部SOC，操作简单方便，成本较低。

作为优选，测量电化学行为的过程包括：

S101：电池以0.01-0.1C在设定电压范围内充放电，利用高精度模拟数据记录仪测量辅助极耳与主极耳之间的电压差，

S102：以电池SOC为X轴，电池电压为Y轴建立坐标系，在所述坐标系中作测试数据对应点，用曲线将点连接，得到电池SOC与电池电压的曲线图；