[发明专利]一种锂离子电池锂枝晶在线监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种锂离子电池锂枝晶在线监测方法及系统，包括金属锂片、铝塑膜封装袋、锂参比电极、负极极耳和正极极耳。本发明的有益效果是：通过前期应用三电极测试系统，通过负极电位准确标记测试工况下析锂的开始容量位置和持续容量，并与锂离子电池的端电压相对应。因此在实际应用时，只需检测实际工况下的端电压，并通过系统转换成负极电位，即可实时监测锂离子电池的析锂状况，从而监测锂枝晶的生成。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池监测方法，具体为一种锂离子电池锂枝晶在线监测方法及系统，属于锂离子电池在线监测技术领域。

背景技术

由于锂离子电池具有能量密度大、自放电小、循环寿命长、绿色环保等优点，在各个领域均获得广泛应用。应用条件的复杂多变也对锂离子电池提出了更高的要求，尤其是安全性能。锂离子电池在低温条件和大倍率应用时容易产生锂枝晶，威胁电池安全。现有的技术检测锂枝晶时，一般是将电池拆解，然后观察负极极片表面，观测是否有锂枝晶生成。在线实时检测技术采用超声或X射线，分析锂电池厚度或表面，从而判断是否有锂枝晶生成。

锂离子电池在低温或大倍率条件下使用时，容易引起锂电池析锂，严重时形成锂枝晶，锂枝晶可刺穿隔膜，造成内部短路。因此需要在线实时监测或提前判断锂离子电池的析锂现象，从而避免因锂枝晶刺穿隔膜造成短路引发安全问题。然而通过拆解的方法，取出负极极片在通过SEM、XDS等观测锂枝晶，不仅操作难度大，而且成本昂贵，因此需要能在线实时且简便的检测方法。

而现有的在线技术方案，均存在一定的弊端和隐患。无论是采用超声还是X线，均需要大型精密仪器，且一次测试的锂离子电池数量非常有限，测试成本高，对测试环境要求高，不适用于商业化应用。而通过在线测试内阻等方法，判断析锂，需要停机使用特定方法检测，且内阻受影响因素多，难以准确判断析锂状况。

基于此，本申请提出一种锂离子电池锂枝晶在线监测方法及系统。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种锂离子电池锂枝晶在线监测方法及系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种锂离子电池锂枝晶在线监测系统，所述在线监测系统采用三电极测试电池进行监测，所述三电极测试电池由金属锂片、铝塑膜封装袋、锂参比电极、负极极耳和正极极耳构成；所述金属锂片包裹在铝塑膜封装袋内，所述金属锂片与锂参比电极的一端进行连接，所述锂参比电极的另一端伸出在铝塑膜封装袋的尾端外侧，所述铝塑膜封装袋的前端设置有负极极耳和正极极耳，且所述负极极耳位于正极极耳的一侧；

其监测方法包括以下步骤：

1)根据锂离子电池的应用工况设计测试项目，比如0℃1C循环测试；

2)每项测试项目至少选取1支相应锂离子电池；

3)待测试的锂离子电池以金属锂为第三参比电极，制成三电极测试电池；

4)制成的三电极测试电池按照设计的测试项目进行测试，测试时采集项至少包含电池端电压和负极电位；

5)当出现负极电位低于设定阈值时，记录时间，当负极电位高于设定阈值，再次记录时间，并计算这段时间内的电量和SOC；

6)运用拆解电池对负极进行微观检测或其他方法，验证负极析锂，修正负极电位的设定阈值；

7)若未出现负极电位低于阈值则继续测试，直至出现负极电位低于阈值或测试结束；

8)将各个工况测试中负极电位低于设定阈值时的值以及其对应端电压，存入电池管理系统中；

9)应用时，电池管理系统实时监测工况和电池端电压，当检测到工况下端电压与存入的值接近或重合时，即发出析锂报警，停止运行。