[发明专利]一种判断金属二次电池内短路的方法及设备

说明书

本发明提供一种判断金属二次电池内短路的方法，通过利用运算逻辑进行判断，预先获取运算逻辑所需要的充电容量数据和库伦效率数据，将获得的数据带入运算逻辑中，如发现第n圈的库伦效率相比第n‑1圈的库伦效率下降了0.7％以上，而且充电容量有所提升，则满足第一步的运算逻辑；继续进行下一步的运算，当第n+1圈的库伦效率相比第n圈的库伦效率继续下降，且充电容量继续上升，则表明电池内部已出现微短路的情况，停止检测对电池做出处理。本发明的运算逻辑所需要获取的数据量小，判断准确，为金属二次电池内短路情况进行提前预警，大大提高了金属二次电池的安全性。此外，本发明还提供了一种判断金属二次电池内短路的方法用设备。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种判断金属二次电池内短路的方法及设备。

背景技术

随着社会的发展和人类的进步，对二次电源提出了越来越高的要求。目前，最广泛应用的二次电源当为锂离子电池，锂离子电池也是目前商用电池中能量密度最高的电池。但锂离子电池虽然容量大大高于传统铅酸电池，由于正负极容量的限制，目前的锂电池容量已经难以有大幅度提升。而随着电子设备的使用时间要求的提高，电动交通工具对续航里程要求的提升，锂离子电池已经难以满足未来高能量密度的需求。

而金属负极电池由于负极具有非常高的理论比容量、原料广泛、原材料价格低廉等优势而备受瞩目，近些年逐渐成为研究的热点。目前，金属锂负极电池获得了广泛深入的研究，其中的锂硫电池、锂空气电池均具有非常可观的容量，大幅度提升了电池的能量密度，具有非常诱人的前景。但金属锂负极材料依然存在不可避免的问题，由于很难控制充放电过程中锂金属表面电流的均匀性，很容易导致金属沉积过程出现一定的不均匀；而且随着循环次数的增多，这种效应会逐渐放大，锂离子优先在枝晶表面析出，导致枝晶逐渐长大，而枝晶容易导致死锂或刺穿隔膜导致短路，造成严重的安全事故。

为了解决锂枝晶存在的安全隐患，人们针对锂枝晶进行了大量深入的研究。目前解决的方法主要有(1)对金属锂表面进行涂层或包覆处理，减少锂枝晶的生成；(2)在电池电解质中加入一些添加剂，使电池负极表面形成一层致密的钝化层；(3)在电解液中加入铷、铯等盐，这些原子会优先于锂离子在锂金属表面沉积，减少锂枝晶。但是，这些方法仅能在一定程度上改善锂枝晶问题，即使是采用改善措施以后，电池依然存在内短路与爆炸起火的安全隐患，给用户带来潜在危险。另外，由于锂离子电池是一个封闭的系统，在测试过程中难以直观对电池内部锂枝晶问题进行表征，无法准确判断电池内部锂枝晶的生长情况，目前也并没有能对金属锂电池短路爆炸进行预警防范的方法。

中国专利申请(CN108318775A)提供了一种在线诊断电池短路故障的方法及装置，包括：获得电池单体的充电数据和放电数据；根据所述充电数据确定充电容量的电压区间段；确定与所述充电容量的电压区间段对应的充电时间；根据电池单体的充电容量增长曲线确定所述电池单体当前的充电容量；根据所述放电数据确定放电容量的电压区间段；确定与所述放电容量的电压区间段对应的放电时间；根据所述电池单体的放电曲线确定当前的放电容量；根据所述充电时间和放电时间计算短路故障诊断阈值；确定所述充电容量是否大于所述放电容量，若所述充电容量大于所述放电容量，且所述充电容量与所述放电容量的差值大于或等于所述短路故障诊断阈值，确定所述电池单体出现短路故障；若所述充电容量大于所述放电容量，且所述充电容量与所述放电容量的差值小于所述短路故障诊断阈值，确定所述电池单体为正常单体。虽然该方法可用于检测电池短路的情况，但是对于金属锂负极电池的检测存在极大的不确定性，并不能准确预测金属锂电池内部的情况。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：通过提供一种判断金属二次电池内短路的方法，解决目前的电池短路检测方法无法准确判断金属二次电池内部情况的问题，本发明通过检测数据可以对金属二次电池在循环过程中可能产生的容量衰减及安全问题进行预警。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种判断金属二次电池内短路的方法，包括以下步骤：