如何利用电池的开路电压对锂离子电池进行检测

近日，英国牛津大学的ChristophR.Birkl提出了利用电池的开路电压对锂离子电池进行检测的方法。锂离子电池的开路电压是正极和负极之间的电势差，反应了锂离子电池的热力学特性，因此能够为我们提供丰富的关于正负极的信息。ChristophR.Birkl利用扣式电池对造成锂离子电池衰降的三种模式对电池开路电压的影响进行了试验验证，发现通过对电池的开路电压曲线的检测，就可以辨别出造成电池衰降的模式。可以说ChristophR.Birkl的工作，为锂离子电池系统的管理作出了突破性的贡献。

ChristophR.Birkl利用从某商业方形电池拆下的电极制作成了扣式电池，并模拟了三种锂离子电池衰降模式：1）锂损失;2）负极活性物质损失;3）正极活性物质损失。

为了保证试验的准确性，所有实验电池都需要首先在恒温箱里稳定3h，以达到热平衡。在试验中测得了两种电压，一种是在充放电过程中测得的电压，这也倍称作假电压，假电压可以用来辅助判断锂离子电池的衰降模式。而真正能够对判断锂离子电池衰降模式的是锂离子电池的开路电压。

首先ChristophR.Birkl根据扣式电池极片的面积计算得到了扣式电池的理论容量，然后通过对正极极片进行充电脱锂模拟了不同程度的锂锂离子损失，通过对负极极片进行裁切模拟了负极活性物质损失，对正极极片裁切模拟了正极活性物质损失。为了对试验结果进行分析，ChristophR.Birkl利用柱状图建立了一个物理模型，如上图所示，其中左侧为负极的SoC状态，右侧为正极的SoC状态，上图模型为正常电池的模型，从图上可以看到在正常电池设计中，一般会负极的容量设计的稍微高一些，这一般称作正负极冗余，适当的冗余可以保证锂离子电池循环性能，也能在锂离子电池发生过充的情况下能够容纳足够的锂，确保锂不析出，保证电池的安全性。