电池的电解液化成反应分析方法及相关设备

本技术涉及电化学，尤其涉及电池的电解液化成反应分析方法及相关设备。

背景技术：

1、商用大容量电池是指用于商业和工业领域的高容量电池，具有较大的能量存储能力和较高的功率输出能力，用于各种应用，例如电动汽车、能源存储系统、工业备用电源等。在商用大容量电池的首次充电过程中，电解液会发生一系列复杂的化学反应和电化学行为，受到电池设计、电解液配方和工艺参数等因素的影响。

2、相关技术中，针对电池的电解液在首次充电过程中的反应分析，通常是利用电池的电压、电流等信号，分析效果有限；或者是使用纽扣电池来代替大容量的电池，进行电解液的反应机理分析，纽扣电池与商用大容量的电池在设计方面的差异会带来的系统偏差，导致无法准确地分析电解液的反应机理信息，降低了电池的电解液充电反应分析的准确性。

技术实现思路

1、本技术实施例的提供了一种电池的电解液化成反应分析方法及相关设备，能够提高电池的电解液化成反应分析的准确性。

2、为实现上述目的，本技术实施例的第一方面提出了一种电池的电解液化成反应分析方法，所述方法包括：在对目标电池进行第一次充电和第二次充电的过程中，分别获取所述目标电池的负极对内参比电极的第一电压、所述目标电池的正极对所述内参比电极的第二电压、充电容量和产热量；所述内参比电极设置于所述目标电池的正极和负极之间；在两次充电过程后，分别计算热量微分曲线；所述热量微分曲线包括利用所述产热量对所述第一电压、所述第二电压分别微分得到的第一产热量微分曲线和第二产热量微分曲线，以及利用所述充电容量对所述第一电压、所述第二电压分别微分得到的第一充电容量微分曲线和第二充电容量微分曲线；分别比对两次充电过程对应的所述第一产热量微分曲线和所述第二产热量微分曲线，确定所述第一产热量微分曲线的第一特征峰和所述第二产热量微分曲线的第二特征峰，分别比对两次充电过程对应的所述第一充电容量微分曲线和所述第二充电容量微分曲线，确定所述第一充电容量微分曲线的第三特征峰和所述第二充电容量微分曲线的第四特征峰；根据所述第一特征峰和所述第三特征峰的坐标范围、根据所述第二特征峰和所述第四特征峰的坐标范围，确定在首次充电化成过程中所述目标电池的电解液在正极和负极发生不可逆反应。

3、在一些实施例，所述分别获取所述目标电池的负极对内参比电极的第一电压、所述目标电池的正极对所述内参比电极的第二电压、充电容量和产热量，包括：在所述目标电池进行第一次充电的过程中，获取每个采集时刻的电池中心温度、电池表面温度和容器内表面温度；所述目标电池被放置于与所述目标电池形状匹配的量热容器的中心，并在所述目标电池的中心、所述目标电池的表面和所述量热容器的内表面配置有温度传感器；根据所述电池表面温度和所述容器内表面温度计算温度差，基于散热系数和所述温度差计算得到散热功率；根据所述电池表面温度和所述电池中心温度计算电池平均温度，根据预设热量比率和所述电池平均温度的温度变化率计算得到目标电池参考功率，并基于所述目标电池参考功率和所述散热功率得到产热功率，根据所述产热功率计算得到产热量。

4、在一些实施例，所述分别比对两次充电过程对应的所述第一产热量微分曲线和所述第二产热量微分曲线，确定所述第一产热量微分曲线的第一特征峰和所述第二产热量微分曲线的第二特征峰，分别比对两次充电过程对应的所述第一充电容量微分曲线和所述第二充电容量微分曲线，确定所述第一充电容量微分曲线的第三特征峰和所述第二充电容量微分曲线的第四特征峰，包括：确定两次充电过程中，每个所述热量微分曲线对应的特征峰；根据所述特征峰在所述热量微分曲线中的位置和面积，比对两次充电过程中对应的所述热量微分曲线，从第一次充电过程的所述热量微分曲线中去除位置关联和面积关联的所述特征峰，更新第一次充电过程的所述热量微分曲线。

5、在一些实施例，所述根据所述特征峰在所述热量微分曲线中的位置和面积，比对两次充电过程中对应的所述热量微分曲线，从第一次充电过程的所述热量微分曲线中去除位置关联和面积关联的所述特征峰，更新第一次充电过程的所述热量微分曲线，包括：获取峰值坐标差阈值和特征峰面积差阈值；获取所述特征峰在所述热量微分曲线中的峰值坐标和特征峰面积，比对两次充电过程中对应的所述热量微分曲线，获取第一次充电过程的所述特征峰与第二次充电过程的所述特征峰的峰值坐标距离和面积差值；当第一次充电过程的所述特征峰，在第二次充电过程的所述热量微分曲线中对应有所述峰值坐标距离小于所述峰值坐标差阈值和所述面积差值小于所述特征峰面积差阈值的所述特征峰时，确定第一次充电过程的所述特征峰为位置关联和面积关联的所述特征峰；从第一次充电过程的所述热量微分曲线中去除位置关联和面积关联的所述特征峰，更新第一次充电过程的所述热量微分曲线。

6、在一些实施例，所述根据所述第一特征峰和所述第三特征峰的坐标范围、根据所述第二特征峰和所述第四特征峰的坐标范围，确定在首次充电化成过程中所述目标电池的电解液在正极和负极发生不可逆反应，包括：获取峰值电压阈值；获取所述第一特征峰中各个峰的第一峰值电压和所述第三特征峰中各个峰的第二峰值电压，获取所述第二特征峰中各个峰的第三峰值电压和所述第四特征峰中各个峰的第四峰值电压；当所述第一特征峰中的所述第一峰值电压，在所述第三特征峰中对应有与所述第一峰值电压的差值绝对值小于所述峰值电压阈值的所述第二峰值电压，确定所述目标电池的电解液在所述第一峰值电压与所述目标电池的负极发生不可逆反应；当所述第二特征峰中的所述第三峰值电压，在所述第四特征峰中对应有与所述第三峰值电压的差值绝对值小于所述峰值电压阈值的所述第四峰值电压，确定所述目标电池的电解液在所述第三峰值电压与所述目标电池的正极发生不可逆反应。

7、在一些实施例，所述确定所述目标电池的电解液在所述第一峰值电压与所述目标电池的负极发生不可逆反应，包括：获取所述目标电池的电解液在所述第一峰值电压与所述目标电池的负极发生不可逆反应的反应时刻；在所述反应时刻，比对所述第二产热量微分曲线和所述第二充电容量微分曲线，若所述第二产热量微分曲线在所述反应时刻对应有所述第二特征峰且所述第二充电容量微分曲线在所述反应时刻对应有所述第四特征峰时，确定所述目标电池的电解液在所述反应时刻与所述目标电池的负极和正极同时发生不可逆反应。

8、在一些实施例，还包括：获取首次化成过程中所述目标电池的电解液在正极和负极发生不可逆反应的特征峰产热量；获取所述目标电池的电解液的理论产热量，根据所述理论产热量和所述特征峰产热量确定所述目标电池的电解液成分的反应路径和热力学参量。

9、为实现上述目的，本技术实施例的第二方面提出了一种电池的电解液化成反应分析系统，所述系统包括：电压模块，用于在对目标电池进行第一次充电和第二次充电的过程中，分别获取所述目标电池的负极对内参比电极的第一电压、所述目标电池的正极对所述内参比电极的第二电压、第一充电容量和第一产热量；所述内参比电极设置于所述目标电池的正极和负极之间；微分模块，用于在两次充电过程后，分别计算热量微分曲线；所述热量微分曲线包括利用所述第一产热量对所述第一电压、所述第二电压分别微分得到的第一产热量微分曲线和第二产热量微分曲线，以及利用所述第一充电容量对所述第一电压、所述第二电压分别微分得到的第一充电容量微分曲线和第二充电容量微分曲线；特征峰模块，用于分别比对两次充电过程对应的所述第一产热量微分曲线和所述第二产热量微分曲线，确定所述第一产热量微分曲线的第一特征峰和所述第二产热量微分曲线的第二特征峰，分别比对两次充电过程对应的所述第一充电容量微分曲线和所述第二充电容量微分曲线，确定所述第一充电容量微分曲线的第三特征峰和所述第二充电容量微分曲线的第四特征峰；反应分析模块，用于根据所述第一特征峰和所述第三特征峰的坐标范围、根据所述第二特征峰和所述第四特征峰的坐标范围，确定在首次充电化成过程中所述目标电池的电解液在正极和负极发生不可逆反应。

10、为实现上述目的，本技术实施例的第三方面提出了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的电池的电解液化成反应分析方法。

11、为实现上述目的，本技术实施例的第四方面提出了一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的电池的电解液化成反应分析方法。

12、本技术实施例提出的电池的电解液化成反应分析方法及相关设备，该方法通过在两次充电过程后，分别计算热量微分曲线；热量微分曲线包括利用产热量对第一电压、第二电压分别微分得到的第一产热量微分曲线和第二产热量微分曲线，以及利用充电容量对第一电压、第二电压分别微分得到的第一充电容量微分曲线和第二充电容量微分曲线；分别比对两次充电过程对应的第一产热量微分曲线和第二产热量微分曲线，确定第一产热量微分曲线的第一特征峰和第二产热量微分曲线的第二特征峰，分别比对两次充电过程对应的第一充电容量微分曲线和第二充电容量微分曲线，确定第一充电容量微分曲线的第三特征峰和第二充电容量微分曲线的第四特征峰；根据第一特征峰和第三特征峰的坐标范围、根据第二特征峰和第四特征峰的坐标范围，确定在首次充电化成过程中目标电池的电解液在正极和负极发生不可逆反应，利用特征峰进行比对，能够原位表征电解液的反应机理，实现电解液发生反应的电极定位，提高电池的电解液化成反应分析的准确性，促进电解液的开发与电池设计的提高。

13、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种电池的电解液化成反应分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电池的电解液化成反应分析方法，其特征在于，所述分别获取所述目标电池的负极对内参比电极的第一电压、所述目标电池的正极对所述内参比电极的第二电压、充电容量和产热量，包括：

3.根据权利要求1所述的电池的电解液化成反应分析方法，其特征在于，所述分别比对两次充电过程对应的所述第一产热量微分曲线和所述第二产热量微分曲线，确定所述第一产热量微分曲线的第一特征峰和所述第二产热量微分曲线的第二特征峰，分别比对两次充电过程对应的所述第一充电容量微分曲线和所述第二充电容量微分曲线，确定所述第一充电容量微分曲线的第三特征峰和所述第二充电容量微分曲线的第四特征峰，包括：

4.根据权利要求3所述的电池的电解液化成反应分析方法，其特征在于，所述根据所述特征峰在所述热量微分曲线中的位置和面积，比对两次充电过程中对应的所述热量微分曲线，从第一次充电过程的所述热量微分曲线中去除位置关联和面积关联的所述特征峰，更新第一次充电过程的所述热量微分曲线，包括：

5.根据权利要求1所述的电池的电解液化成反应分析方法，其特征在于，所述根据所述第一特征峰和所述第三特征峰的坐标范围、根据所述第二特征峰和所述第四特征峰的坐标范围，确定在首次充电化成过程中所述目标电池的电解液在正极和负极发生不可逆反应，包括：

6.根据权利要求5所述的电池的电解液化成反应分析方法，其特征在于，所述确定所述目标电池的电解液在所述第一峰值电压与所述目标电池的负极发生不可逆反应，包括：

7.根据权利要求1所述的电池的电解液化成反应分析方法，其特征在于，还包括：

8.一种电池的电解液化成反应分析系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述的电池的电解液化成反应分析方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的电池的电解液化成反应分析方法。

技术总结
本申请实施例提出的电池的电解液化成反应分析方法及相关设备，该方法在对目标电池进行第一次充电和第二次充电的过程中，分别获取目标电池的负极对内参比电极的第一电压、目标电池的正极对内参比电极的第二电压、充电容量和产热量；内参比电极设置于目标电池的正极和负极之间；热量微分曲线包括利用产热量对第一电压、第二电压分别微分得到的第一产热量微分曲线和第二产热量微分曲线，以及利用充电容量对第一电压、第二电压分别微分得到的第一充电容量微分曲线和第二充电容量微分曲线，根据热量微分曲线分析目标电池的电解液在首次充电化成过程中，在正极和负极发生的不可逆反应，能够提高电池的电解液化成反应分析的准确性。

技术研发人员：黄加强,鲁玺斌,谢奕展
受保护的技术使用者：香港科技大学（广州）
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23