一種鋰電池氣密均勻性的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池氣密均勻性的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池的廣泛應(yīng)用大大造福了人們的日常生活，其安全性能越來越受到廣泛關(guān)注。目前商品化的鋰電池大多使用易燃的有機(jī)電解液，具有潛在的危險性，如:可燃性、易著火性和可爆炸性。在設(shè)計或者制造中，如果存在一些潛在的結(jié)構(gòu)缺陷，就可能造成嚴(yán)重的安全事故，即使是小的手機(jī)電池也可能引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸，對于以鋰電池作為動力源的電動汽車，安全問題更加需要重視。然而近年來，鋰電池可靠性能的相關(guān)檢驗方法幾乎一成不變，“檢不出、檢不準(zhǔn)、檢不快”的問題在鋰電池安全性能檢驗領(lǐng)域尤其突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)︿囯姵剡M(jìn)行快速檢測的鋰電池氣密均勻性的檢測方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種鋰電池氣密均勻性的檢測方法，包括以下步驟:
(1)將二個超音波探頭分別貼附于一鋰電池的二側(cè)；利用超音波探頭對該鋰電池傳遞一非破壞性的檢測超音波信號，并由該二個超音波探頭感測來自該鋰電池的一共振壓力波信號，該檢測超音波信號系經(jīng)穿透及反射于該鋰電池中；
(2)根據(jù)多孔介質(zhì)均勻化理論簡化所述鋰電池中電極的復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)，建立鋰電池在工作過程中遵循的電荷守恒模型、質(zhì)量守恒模型和電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型，根據(jù)模型仿真鋰離子電池在充電與過充電過程中的電性能與電化學(xué)性能，判斷鋰電池的氣密性；
(3)若鋰電池的氣密性合格，則向鋰電池的陽極和陰極通入等壓的反應(yīng)氣體對電池進(jìn)行活化，同時檢測每一節(jié)單池的電性能與電化學(xué)性能；若鋰電池的氣密性不合格，則可判斷鋰電池內(nèi)部存在不均勻的缺陷；
(4)通過反應(yīng)氣體之后的電性能和電化學(xué)性能與鋰電池標(biāo)準(zhǔn)電性能和電化學(xué)性能進(jìn)行比較，判斷電池組內(nèi)膜電極性能均勻性；
若反應(yīng)氣體之后的電性能和電化學(xué)性能與鋰電池標(biāo)準(zhǔn)電性能和電化學(xué)性能處于標(biāo)準(zhǔn)范圍差內(nèi)，則判斷鋰電池內(nèi)部符合均勻性的要求；若否，則判斷鋰電池不符合安均勻性的要求。
[0005]進(jìn)一步的，所述步驟(2)包括以下步驟:
(2A)根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)以及熵變化所產(chǎn)生的電池內(nèi)能變化，建立鋰電池工作過程中的的熱學(xué)模型，對所述鋰電池的產(chǎn)熱過程進(jìn)行三維仿真，獲取溫度變化仿真曲線；
(2B)對所述鋰電池進(jìn)行充電與過充電，測量在充電與過充電過程中所述鋰電池實際的溫度變化曲線以及電壓變化曲線；
(2C)設(shè)定熱電檢測中的溫度閾值與電壓閾值，將所述溫度變化曲線與所述溫度閾值及所述溫度變化仿真曲線比較，并將所述電壓變化曲線與所述電壓閾值比較，檢測鋰電池的氣密性。
[0006]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過對電池組內(nèi)單節(jié)電池性能均勻性和氣密性的檢測，可以評價電池組內(nèi)部匹配是否合適、批量制備膜電極工藝的有效性、膜電極性能的重現(xiàn)性以及該批膜電極能否滿足應(yīng)用要求等，縮減了鋰電池安全性能的檢測步驟，提高了電池的檢測效率。
【具體實施方式】
[0007]—種鋰電池氣密均勻性的檢測方法，包括以下步驟:
51:將二個超音波探頭分別貼附于一鋰電池的二側(cè)；利用超音波探頭對該鋰電池傳遞一非破壞性的檢測超音波信號，并由該二個超音波探頭感測來自該鋰電池的一共振壓力波信號，該檢測超音波信號系經(jīng)穿透及反射于該鋰電池中；
52:根據(jù)多孔介質(zhì)均勻化理論簡化所述鋰電池中電極的復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)，建立鋰電池在工作過程中遵循的電荷守恒模型、質(zhì)量守恒模型和電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型，根據(jù)模型仿真鋰離子電池在充電與過充電過程中的電性能與電化學(xué)性能，判斷鋰電池的氣密性；
根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)以及熵變化所產(chǎn)生的電池內(nèi)能變化，建立鋰電池工作過程中的的熱學(xué)模型，對所述鋰電池的產(chǎn)熱過程進(jìn)行三維仿真，獲取溫度變化仿真曲線；
對所述鋰電池進(jìn)行充電與過充電，測量在充電與過充電過程中所述鋰電池實際的溫度變化曲線以及電壓變化曲線；
設(shè)定熱電檢測中的溫度閾值與電壓閾值，將所述溫度變化曲線與所述溫度閾值及所述溫度變化仿真曲線比較，并將所述電壓變化曲線與所述電壓閾值比較，檢測鋰電池的氣密性。
[0008]S3:若鋰電池的氣密性合格，則向鋰電池的陽極和陰極通入等壓的反應(yīng)氣體對電池進(jìn)行活化，同時檢測每一節(jié)單池的電性能與電化學(xué)性能；若鋰電池的氣密性不合格，則可判斷鋰電池內(nèi)部存在不均勻的缺陷；
S4:通過反應(yīng)氣體之后的電性能和電化學(xué)性能與鋰電池標(biāo)準(zhǔn)電性能和電化學(xué)性能進(jìn)行比較，判斷電池組內(nèi)膜電極性能均勻性；
若反應(yīng)氣體之后的電性能和電化學(xué)性能與鋰電池標(biāo)準(zhǔn)電性能和電化學(xué)性能處于標(biāo)準(zhǔn)范圍差內(nèi)，則判斷鋰電池內(nèi)部符合均勻性的要求；若否，則判斷鋰電池不符合安均勻性的要求。
[0009]本發(fā)明通過對電池組內(nèi)單節(jié)電池性能均勻性和氣密性的檢測，可以評價電池組內(nèi)部匹配是否合適、批量制備膜電極工藝的有效性、膜電極性能的重現(xiàn)性以及該批膜電極能否滿足應(yīng)用要求等，縮減了鋰電池安全性能的檢測步驟，提高了電池的檢測效率。
[0010]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鋰電池氣密均勻性的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將二個超音波探頭分別貼附于一鋰電池的二側(cè)；利用超音波探頭對該鋰電池傳遞一非破壞性的檢測超音波信號，并由該二個超音波探頭感測來自該鋰電池的一共振壓力波信號，該檢測超音波信號系經(jīng)穿透及反射于該鋰電池中； (2)根據(jù)多孔介質(zhì)均勻化理論簡化所述鋰電池中電極的復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)，建立鋰電池在工作過程中遵循的電荷守恒模型、質(zhì)量守恒模型和電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型，根據(jù)模型仿真鋰離子電池在充電與過充電過程中的電性能與電化學(xué)性能，判斷鋰電池的氣密性； (3)若鋰電池的氣密性合格，則向鋰電池的陽極和陰極通入等壓的反應(yīng)氣體對電池進(jìn)行活化，同時檢測每一節(jié)單池的電性能與電化學(xué)性能；若鋰電池的氣密性不合格，則可判斷鋰電池內(nèi)部存在不均勻的缺陷； (4)通過反應(yīng)氣體之后的電性能和電化學(xué)性能與鋰電池標(biāo)準(zhǔn)電性能和電化學(xué)性能進(jìn)行比較，判斷電池組內(nèi)膜電極性能均勻性； 若反應(yīng)氣體之后的電性能和電化學(xué)性能與鋰電池標(biāo)準(zhǔn)電性能和電化學(xué)性能處于標(biāo)準(zhǔn)范圍差內(nèi)，則判斷鋰電池內(nèi)部符合均勻性的要求；若否，則判斷鋰電池不符合安均勻性的要求。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池氣密均勻性的檢測方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下步驟: (2A)根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)以及熵變化所產(chǎn)生的電池內(nèi)能變化，建立鋰電池工作過程中的的熱學(xué)模型，對所述鋰電池的產(chǎn)熱過程進(jìn)行三維仿真，獲取溫度變化仿真曲線； (2B)對所述鋰電池進(jìn)行充電與過充電，測量在充電與過充電過程中所述鋰電池實際的溫度變化曲線以及電壓變化曲線； (2C)設(shè)定熱電檢測中的溫度閾值與電壓閾值，將所述溫度變化曲線與所述溫度閾值及所述溫度變化仿真曲線比較，并將所述電壓變化曲線與所述電壓閾值比較，檢測鋰電池的氣密性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰電池氣密均勻性的檢測方法，包括以下步驟：利用超音波探頭對該鋰電池的一共振壓力波信號；仿真鋰離子電池在充電與過充電過程中的電性能與電化學(xué)性能,判斷鋰電池的氣密性；若鋰電池的氣密性合格，則向鋰電池的陽極和陰極通入等壓的反應(yīng)氣體對電池進(jìn)行活化，同時檢測每一節(jié)單池的電性能與電化學(xué)性能；若鋰電池的氣密性不合格，則可判斷鋰電池內(nèi)部存在不均勻的缺陷；通過反應(yīng)氣體之后的電性能和電化學(xué)性能與鋰電池標(biāo)準(zhǔn)電性能和電化學(xué)性能進(jìn)行比較，判斷電池組內(nèi)膜電極性能均勻性。本發(fā)明通過對電池組內(nèi)單節(jié)電池性能均勻性和氣密性的檢測，進(jìn)而可判斷鋰電池的安全性，縮減了鋰電池安全性能的檢測步驟，提高了電池的檢測效率。
【IPC分類】G01M3/40, G01N29/04
【公開號】CN105157935
【申請?zhí)枴緾N201510480772
【發(fā)明人】李義軍
【申請人】安徽普為智能科技有限責(zé)任公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月9日