[发明专利]一种锂电池容量跳水识别方法及装置

说明书

本发明公开了一种锂电池容量跳水识别方法及装置，包括：获取经过数据预处理的锂电池充放电循环的包括起始点Q1和终止点Q2的锂电池退化曲线；根据锂电池退化曲线的弯曲程度，确定锂电池退化曲线特征夹角；将锂电池退化曲线特征夹角与特征夹角跳水阈值进行比较；根据比较结果对所述锂电池是否属于跳水样本进行识别。

技术领域

本发明涉及一种锂电池技术领域，特别涉及一种锂电池容量跳水识别方法及装置。

背景技术

锂离子电池目前是广泛应用于军事电子产品、航空电子器件、电动汽车以及各种便携式电子装置(例如笔记本电脑、数码相机、平板电脑、手机等)的主要储能器件，由于其质量轻、放电率低及寿命长的特点，锂离子电池已基本取代了镍镉电池、镍氢电池。与此同时，由于目前对于气候环境变化的关注和新能源开发的迫切性，锂离子电动汽车得到了快速发展，众多汽车厂商和研究机构都致力于开发能够代替传统石油的新能源汽车，例如德国大众、美国特斯拉、中国比亚迪等汽车公司纷纷投入大量资金和人力资源开发纯动力、混合动力等新能源汽车的车载锂离子电池。因此，锂离子电池的性能是其整体电子系统可靠性的关键因素，其失效可能会造成系统故障甚至是致命灾难。

锂离子的寿命退化客观的存在于其整个生命周期，其寿命问题主要指影响其放电能力的正负极活性材料的物化结构性质、粘结剂对涂层的粘结强度、隔膜的质量等在循环充放电过程中的逐渐劣化。锂离子电池的容量是指示电池性能退化的重要指标，随着电池的使用不断降低，当电池容量低于某一阈值后，电池无法继续稳定提供储能功能，即认为发生失效。不同设计配方、设计因素下的电池型号寿命不同，因此电池设计生产厂商在电池设计定性或批量生产之前需要对不同配方、不同批次的电池进行加速寿命试验，对试验结果使用统计方法进行分析，得到该配方或批次下电池样本总体的寿命信息。通常，电池的测试在加速应力条件下开展，在特殊的测试台中进行循环充放电试验，激发电池性能的不断退化，反映在电池容量上，体现为容量保持率随着充放电循环数的增加而不断衰减。

根据现有文献研究表明，在加速应力条件下，锂离子电池容量保持率的衰退趋势总体满足平方根规律。即可以认为，电池若在试验条件下以正常的趋势发生退化，容量保持率随循环数变化的曲线理论上来讲呈现平方根函数的关系。但是在实际测试过程中，部分电池样本的容量保持率曲线形态会呈现在一段时间内平稳退化，当超过某个临界点之后衰退速率迅速增大的特点。当锂离子电池容量保持率出现这种突然加速率退化的情况时，即认为电池容量发生了跳水现象，退化速率发生突然变化的临界点即为跳水点。出现跳水现象的电池样本，在测试过程中需要引起试验人员的重点关注。具体原因有如下两点。

第一，跳水往往与电池设计因素、生产批次等密切相关，分析测试数据中跳水样本的电池可以为电池的优化设计、优化生产提供反馈指导信息。例如，如果发现在某一设计配方下的大部分电池都会出现跳水现象，则可以很大的概率说明这种设计配方中存在缺陷，应该予以针对性改进。因此，电池设计生产商的测试部门需要对试验结束的电池样本数据进行逐一分析，对电池容量保持率衰退曲线是否出现跳水现象进行识别和标注，将总体中那些发生跳水的电池样本区分开来。

第二，跳水电池样本的测试数据对总体寿命分析产生影响。除了设计因素之外，试验条件也会激发锂离子电池的容量跳水现象。现有研究表明，低温度、高充放电倍率、过高或过低SOC状态都可能诱发锂离子电池电极的析锂现象，在容量保持率上体现为跳水。因此，若电池样本在试验过程中发生了跳水现象，跳水点之后的循环容量数据对电池加速寿命试验数据分析作用不大，因为两段退化过程趋势已经不一致，无法用平方根物理模型或阿伦尼乌斯公式等加速模型进行数据分析。因此，希望在跳水点即将出现时或出现后短时间内发出预警，终止试验，节省试验成本。

然而，考虑上述两点，现有测试流程中针对跳水样本或跳水点的分析处理方法尚不完善。