用于锂电池的测试装置以及测试方法

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种用于锂电池的测试装置以及测试方法。

背景技术

近年来，新能源汽车的占比越来越多。目前，新能源汽车的三大主要发展方向为长续航、快速充电和高安全性，因此需要锂离子电池具备大倍率快速充电能力。目前商业化的锂离子电池负极材料以石墨为主，其嵌锂电位在0.08～0.2V附近，当提高充电电流时，由于大电流极化会导致负极电位负移，更加接近0V(vs.Li+/Li)甚至低于0V，锂离子就很容易在负极表面沉积，形成锂枝晶。这种锂枝晶一方面会带来可逆容量的损失，另一方面会刺穿隔膜，带来安全问题。

因此，如何实现一种简单、可靠的析锂荷电状态检测方法，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于锂电池的测试装置以及测试方法，无需采用三电极进行测试，避免三电极测试稳定性差的问题，本发明具有测试方法简单、稳定性高和可靠性强等特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于锂电池的测试装置，所述测试装置包括：

充放电模块，所述充放电模块用于对电池进行充放电测试。

采集模块，所述采集模块用于采集所述电池在充放电过程中的电压值。

分析模块，所述分析模块用于计算所述电池的荷电状态，以及dV/dSOC的数值，其中V表示所述电压值，SOC表示所述荷电状态。

输出模块，所述输出模块用于输出测试结果曲线以及与析锂点相关联的数据。

本发明通过对电池进行充放电测试，采集充放电过程中的电压值，从而计算荷电状态以及dV/dSOC，根据荷电状态与dV/dSOC的关系，从而输出析锂点的参数，评估全电池体系快充性能，从而制定相应的快充策略，相比于现有技术中通过三电极测试的方法，避免了第三电极电位存在不稳定的现象，从而具有测试方法简单、稳定性高和可靠性强等特点。

需要说明的是，本发明对SOC的计算方式不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据充放电过程中的参数选取SOC的计算方式，例如，SOC的计算方式可以是电流积分法、放电试验法或开路电压法等。

需要说明的是，本发明中对充放电过程中的充电倍率和放电倍率不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据充放电要求合理选择充放电过程中的充电倍率和放电倍率。

作为本发明的一个优选技术方案，所述测试结果曲线的横坐标为SOC，纵坐标为dV/dSOC。

作为本发明的一个优选技术方案，所述析锂点为所述测试结果曲线的极大值点，所述极大值点的横坐标数值为析锂SOC。

作为本发明的一个优选技术方案，所述采集模块的采集间隔为0.5～2s，例如为0.5s、0.6s、0.7s、0.8s、0.9s、1.0s、1.1s、1.2s、1.3s、1.4s、1.5s、1.6s、1.7s、1.8s、1.9s或2.0s，优选为1s。

作为本发明的一个优选技术方案，所述充放电模块对电池进行充放电测试的过程包括：

先对电池进行放电至下限电压，再用预设充电倍率将电池从截止下限电压充电到截止上限电压。

作为本发明的一个优选技术方案，所述充放电测试中充放电循环次数≥2次。

作为本发明的一个优选技术方案，所述放电的过程中测试的倍率为0.3～0.4C，例如为0.30C、0.31C、0.32C、0.33C、0.34C、0.35C、0.36C、0.37C、0.38C、0.39C或0.40C，优选为0.33C。

作为本发明的一个优选技术方案，所述预设充电倍率为1～3C例如为1.0C、1.2C、1.4C、1.6C、1.8C、2.0C、2.2C、2.4C、2.6C、2.8C或3.0C。

第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的用于锂电池的测试装置的测试方法，所述测试方法包括：

采集电池充放电过程中的电压值，并计算得到电池的荷电状态和dV/dSOC，其中V表示所述电压值，SOC表示所述荷电状态；以及

输出SOC和dV/dSOC的测试结果曲线，并输出与析锂点相关联的数据作为本发明的一个优选技术方案，所述测试方法进一步包括：

对电池进行充放电测试，充放电循环次数≥2次，先对电池进行放电至下限电压，放电的过程中测试的倍率为0.3～0.4C，再用预设充电倍率将电池从截止下限电压充电到截止上限电压。

其中采集电池充放电过程中的电压值包括：以0.5～2s的采集间隔采集充放电过程中的电压值。

其中输出测试结果曲线和与析锂点相关联的数据包括：以SOC为横坐标，dV/dSOC为纵坐标建立测试结果曲线，并根据测试结果曲线中的极大值点确定析锂点，极大值电的横坐标数值为析锂SOC。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过对电池进行充放电测试，采集充放电过程中的电压值，从而计算荷电状态以及dV/dSOC，根据荷电状态与dV/dSOC的关系，从而输出析锂点的参数，评估全电池体系快充性能，从而制定相应的快充策略，相比于现有技术中通过三电极测试的方法，避免了第三电极电位存在不稳定的现象，从而具有测试方法简单、稳定性高和可靠性强等特点。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式中提供的锂电池快充性能和析锂的测试装置的结构示意图；

图2为本发明一个具体实施方式中提供的锂电池快充性能和析锂的测试装置的测试方法图；

图3为本发明实施例1中提供的测试结果曲线图；

图4为本发明对比例1中提供的测试结果曲线图。

具体实施方式

现有技术中存在过于繁琐、不具有代表性、稳定性差的缺陷，提供一种简单、可靠的析锂荷电状态(SOC)检测方法。

本发明仅需普通全电池，就可以实现现有技术中的三电极测试析锂荷电状态(SOC)，通过对电池进行充放电测试，采集充放电过程中的电压值，从而计算荷电状态以及dV/dSOC，根据荷电状态与dV/dSOC的关系，从而输出析锂点的参数，评估全电池体系快充性能，从而制定相应的快充策略，相比于现有技术中通过三电极测试的方法，避免了第三电极电位存在不稳定的现象，从而具有测试方法简单、稳定性高和可靠性强等特点。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，如图1所示，本发明提供了一种锂电池快充性能和析锂的测试装置，包括依次电性连接的充放电模块、采集模块、分析模块和输出模块。所述充放电模块用于对电池进行充放电测试。所述采集模块用于采集所述电池在充放电过程中的电压值。所述分析模块用于计算所述电池的荷电状态、以及dV/dSOC的数值，其中V表示所述电压值，SOC表示所述荷电状态。此外，所述输出模块用于输出测试结果曲线以及与析锂点相关联的数据。

本发明通过对电池进行充放电测试，采集充放电过程中的电压值，从而计算荷电状态以及dV/dSOC，根据荷电状态与dV/dSOC的关系，从而输出析锂点的参数，评估全电池体系快充性能，从而制定相应的快充策略，相比于现有技术中通过三电极测试的方法，避免了第三电极电位存在不稳定的现象，从而具有测试方法简单、稳定性高和可靠性强等特点。

进一步地，所述测试结果曲线的横坐标为SOC，纵坐标为dV/dSOC。

进一步地，析锂点为所述测试结果曲线的极大值点，所述极大值点的横坐标数值为析锂SOC。

进一步地，采集模块的采集间隔为0.5～2s，优选为1s。

进一步地，充放电模块对电池进行充放电测试的过程包括：先对电池进行放电至下限电压，再用预设充电倍率将电池从截止下限电压充电到截止上限电压。

进一步地，充放电测试中充放电循环次数≥2次。

进一步地，放电的过程中测试的倍率为0.3～0.4C，优选为0.33C。

进一步地，所述预设充电倍率为1～3C。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种上述锂电池快充性能和析锂的测试装置的测试方法。如图2所示，所述测试方法具体包括以下步骤：对电池进行充放电测试，充放电循环次数≥2次，先对电池进行放电至下限电压，放电的过程中测试的倍率为0.3～0.4C，再用预设充电倍率将电池从截止下限电压充电到截止上限电压。

在一些实施例中，采集电池充放电过程中的电压值包括：以0.5～2s的采集间隔采集充放电过程中的电压值。

在一些实施例中，输出测试结果曲线和与析锂点相关联的数据包括：以SOC为横坐标，dV/dSOC为纵坐标建立测试结果曲线，并根据测试结果曲线中的极大值点确定析锂点，极大值电的横坐标数值为析锂SOC。

实施例1

本实施例提供了一种采用一个具体实施方式中的测试装置对电池进行测试的方法，其中电池为1Ah软包电池，正极为镍钴锰三元材料，负极为石墨材料。

所述测试方法具体包括以下步骤：

对电池进行充放电测试，充放电循环次数为2次，先对电池进行放电至下限电压，放电的过程中测试的倍率为0.33C，再用预设充电倍率将电池从截止下限电压充电到截止上限电压。

其中采集电池充放电过程中的电压值包括：以1s的采集间隔采集充放电过程中的电压值。

其中输出测试结果曲线和与析锂点相关联的数据包括：以SOC为横坐标，dV/dSOC为纵坐标建立如图3的测试结果曲线，并根据测试结果曲线中的极大值点确定析锂点，极大值电的横坐标数值为析锂SOC。

对比例1

本对比例提供了一种对实施例1中提供的电池进行快充性能和在预设充电倍率下析锂荷电状态的测试方法，其中充放电过程中的参数以及步骤与实施例1完全相同，区别在于测试过程中采用三电极测试法进行测试，所述测试方法具有包括：

(Ⅰ)首先在50％SOC荷电状态下对铜丝进行预镀锂；

(Ⅱ)对电池正负极进行充放电测试，充放电循环次数为2次，先对电池正负极进行放电至下限电压，放电的过程中测试的倍率为0.33C，再用预设倍率1.5C将电池从截止下限电压充电到截止上限电压；

(Ⅲ)采集充放电过程中的负极和第三电极之间电压值V，采集间隔为1s，计算电池的荷电状态SOC，以及负极和第三电极之间dV/dSOC的数值。

测试结果曲线图如图4所示，图3和图4的横坐标分度值相同，其中竖直线代表的是析锂点所在位置。

通过图2和图3进行对比，可知实施例1得到的析锂点测试结果与对比例1得到的析锂点测试结果基本相同，本发明测试得到析锂点SOC为58.2％，对比例1测试得到的析锂点SOC为57.9％，而本发明无需采用三电极测试法，操作方法简单，并且根据荷电状态与dV/dSOC的关系，从而输出析锂点的参数，评估全电池体系快充性能，从而制定相应的快充策略，避免了第三电极电位存在不稳定的现象，从而具有测试方法简单、稳定性高和可靠性强等特点。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。