[go: up one dir, main page]

FR3160471A1 - METHOD FOR DETECTING LITHIUM FORMATION ON AN ELECTRODE IN A LITHIUM-ION BATTERY - Google Patents

METHOD FOR DETECTING LITHIUM FORMATION ON AN ELECTRODE IN A LITHIUM-ION BATTERY

Info

Publication number
FR3160471A1
FR3160471A1 FR2402834A FR2402834A FR3160471A1 FR 3160471 A1 FR3160471 A1 FR 3160471A1 FR 2402834 A FR2402834 A FR 2402834A FR 2402834 A FR2402834 A FR 2402834A FR 3160471 A1 FR3160471 A1 FR 3160471A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
regime
charge
battery
lithium
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2402834A
Other languages
French (fr)
Inventor
Eric WOILLEZ
Justin BOUVET
Marion CHANDESRIS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Automotive Cells Company SE
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Automotive Cells Company SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA, Automotive Cells Company SE filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR2402834A priority Critical patent/FR3160471A1/en
Publication of FR3160471A1 publication Critical patent/FR3160471A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/378Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Abstract

L’invention concerne un procédé de détection d’une formation de lithium dans une batterie lithium-ion pour au moins un régime de charge 1a, dit « régime de base », comprenant les étapes consistant à : appliquer le régime de base 1a, ayant un premier courant I1a, et un régime de charge 2a, dit « régime secondaire », ayant un deuxième courant I2a ; acquérir la tension et la quantité de charge Q de la batterie, au cours du régime de base 1a et du régime secondaire 2a ; déterminer un rapport entre d’une part la différence entre la tension dans le régime de base 1a et celle dans le régime secondaire 2a, et d’autre part la différence entre le premier courant de charge I1a et le second courant de charge I2a, en fonction de la quantité de charge Q ; et détecter l’apparition de lithium en fonction dudit rapport. Figure 2 The invention relates to a method for detecting lithium formation in a lithium-ion battery for at least one charging regime 1a, called the "basic regime," comprising the steps of: applying the basic regime 1a, having a first current I1a, and a charging regime 2a, called the "secondary regime," having a second current I2a; acquiring the voltage and the charge quantity Q of the battery, during the basic regime 1a and the secondary regime 2a; determining a ratio between, on the one hand, the difference between the voltage in the basic regime 1a and that in the secondary regime 2a, and, on the other hand, the difference between the first charging current I1a and the second charging current I2a, as a function of the charge quantity Q; and detecting the appearance of lithium as a function of said ratio. Figure 2

Description

PROCEDE DE DETECTION D’UNE FORMATION DE LITHIUM SUR UNE ELECTRODE DANS UNE BATTERIE LITHIUM-IONMETHOD FOR DETECTING LITHIUM FORMATION ON AN ELECTRODE IN A LITHIUM-ION BATTERY

L’invention concerne un procédé de détection d’une formation de lithium, notamment de lithium métallique, sur une électrode dans une batterie lithium-ion. L’invention concerne en outre un système de gestion de batterie Lithium-ion configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention.The invention relates to a method for detecting a formation of lithium, in particular metallic lithium, on an electrode in a lithium-ion battery. The invention further relates to a lithium-ion battery management system configured to implement the method according to the invention.

Dans le contexte général de décarbonation des transports, il existe une demande de plus en plus importante de véhicules électriques à la fois rechargeables rapidement et disposant d’une grande autonomie. Cette demande concerne aussi bien des véhicules légers, tels que des vélos, trottinettes, ou autres deux-roues motorisés, que des véhicules lourds, par exemple des voitures de toutes tailles, ou des camions. La technologie des batteries lithium-ion (ou « batteries Li-ion ») est actuellement la plus prometteuse grâce à ses performances en termes de densité d’énergie massique ou volumique et de puissance.In the general context of decarbonizing transport, there is a growing demand for electric vehicles that are both quickly rechargeable and have a long range. This demand concerns both light vehicles, such as bicycles, scooters, or other motorized two-wheelers, as well as heavy vehicles, for example cars of all sizes, or trucks. Lithium-ion battery technology (or "Li-ion batteries") is currently the most promising thanks to its performance in terms of mass or volume energy density and power.

Les batteries lithium-ion fonctionnent sur le principe de l’intercalation alternative des ions lithium entre un matériau formant une électrode positive et un matériau formant une électrode négative. Typiquement, dans un fonctionnement normal, l’électrode positive a un potentiel électrique élevé par rapport à celui du lithium métallique ; et l’électrode négative a un potentiel électrique proche de celui du lithium métallique, tout en lui restant supérieur. Les ions lithium circulent de l’électrode positive vers l’électrode négative, pour être intégrés dans cette dernière.Lithium-ion batteries operate on the principle of alternating intercalation of lithium ions between a material forming a positive electrode and a material forming a negative electrode. Typically, during normal operation, the positive electrode has a high electrical potential compared to that of metallic lithium; and the negative electrode has an electrical potential close to that of metallic lithium, but still higher. Lithium ions flow from the positive electrode to the negative electrode, to be integrated into the latter.

Cependant, lors d’une charge rapide des batteries lithium-ion, le potentiel de l’électrode négative est susceptible de tomber plus bas que celui du lithium métallique: les ions lithium ne s’intègrent alors plus à l’électrode négative et se déposent à la surface de celle-ci. Il se forme un dépôt non désiré de lithium métallique sur l’électrode négative, notamment sous forme de dendrites. Ce phénomène de formation de lithium (ou « lithium plating » en anglais) entraîne de graves dommages sur la batterie s’il se produit fréquemment lors des charges. Ainsi, on observe en pratique une perte accélérée de la capacité de la batterie, et une probabilité plus élevée de courts-circuits entre les électrodes positive et négative. Il est dès lors crucial, notamment pour les constructeurs de véhicules électriques, d’être capable de détecter la formation de lithium sur l’électrode négative dans les batteries Li-ion tout au long de leur vie. Ceci notamment afin d’ajuster les programmes de charge rapide pour éviter la formation de lithium.However, during fast charging of lithium-ion batteries, the potential of the negative electrode is likely to fall lower than that of metallic lithium: the lithium ions then no longer integrate into the negative electrode and are deposited on its surface. An unwanted deposit of metallic lithium forms on the negative electrode, particularly in the form of dendrites. This phenomenon of lithium plating causes serious damage to the battery if it occurs frequently during charging. In practice, we observe an accelerated loss of battery capacity, and a higher probability of short circuits between the positive and negative electrodes. It is therefore crucial, particularly for manufacturers of electric vehicles, to be able to detect the formation of lithium on the negative electrode in Li-ion batteries throughout their life. This is particularly in order to adjust fast charging programs to avoid lithium formation.

On connait une méthode de détection en temps réel du phénomène de dépôt de lithium sur l’électrode négative. Elle est notamment décrite dans la publication de brevet US 10,126,367 B2. La méthode se base sur la dérivée du potentiel de charge (ou « charging voltage derivative » en anglais) et consiste à monitorer au cours d’une charge à taux de charge constant, la variation dU/dQ de la tension U aux bornes de la batterie par unité de charge échangée en fonction de la quantité de charge Q stockée dans la batterie Li-ion. L’apparition d’un pic sur la courbe dU/dQ indique le début d’un dépôt de lithium sur l’électrode négative. Cependant, cette méthode est efficace sur des batteries Li-ion ayant une tension en circuit ouvert ou OCV (pour « Open Circuit Voltage » en anglais) qui est régulière. Cette caractéristique est fortement liée au matériau de l’électrode positive. Ainsi, cela est le cas pour des batteries Li-ion dont l’électrode positive est en NMC 622, c’est-à-dire comprenant 60% de nickel, 20% de Manganèse et 20% de cobalt. Par contre, des batteries Li-ion dont l’électrode positive est en certains matériaux peuvent présenter plusieurs fortes variations de pente dans la courbe dU/dQ rendant difficile l’identification du pic significatif d’une formation de lithium. C’est notamment le cas lorsque l’électrode positive est en NMC 811. LaFIG. 1représente des courbes acquises sur une batterie Li-ion ayant une électrode positive en NMC 811 et une électrode négative en graphite sur une charge complète pour des régimes de charge différents. Les courbes sont acquises pour des régimes de charge ayant un taux de charge de 0,5C, 0,75C, 1C, 1,25C et 1,5C. Un taux de charge 1C correspond à un courant de charge par lequel la charge complète est atteinte au bout d’1h. Un taux de charge de 0,5C correspond à un courant de charge par lequel la charge complète est atteinte au bout d’1/0,5h, soit 2h. La formation de lithium correspond au premier pic P de chaque courbe. Cependant la courbe dU/dQ est sujette à plusieurs autres phénomènes que la formation de lithium, notamment aux variations naturelles du potentiel d’équilibre (« open circuit voltage (OCV)» en anglais) du matériau d’électrode positive ; ce qui se traduit notamment par les deux pics apparaissant dans la deuxième partie de la courbe. Cela peut rendre difficile l’identification du pic P significatif de la formation de lithium. En outre, cette identification n’est suffisamment précise qu’à partir d’un taux de charge supérieur à 1C.A method for real-time detection of the phenomenon of lithium deposition on the negative electrode is known. It is notably described in patent publication US 10,126,367 B2. The method is based on the charging voltage derivative and consists of monitoring, during charging at a constant charge rate, the variation dU/dQ of the voltage U at the terminals of the battery per unit of charge exchanged as a function of the quantity of charge Q stored in the Li-ion battery. The appearance of a peak on the dU/dQ curve indicates the start of lithium deposition on the negative electrode. However, this method is effective on Li-ion batteries having a regular open circuit voltage or OCV (Open Circuit Voltage). This characteristic is strongly linked to the material of the positive electrode. This is the case for Li-ion batteries whose positive electrode is made of NMC 622, i.e. comprising 60% nickel, 20% manganese and 20% cobalt. On the other hand, Li-ion batteries whose positive electrode is made of certain materials can present several strong variations in slope in the dU/dQ curve making it difficult to identify the significant peak of lithium formation. This is particularly the case when the positive electrode is made of NMC 811. FIG. 1 represents curves acquired on a Li-ion battery having a positive electrode in NMC 811 and a negative electrode in graphite on a full charge for different charge regimes. The curves are acquired for charge regimes having a charge rate of 0.5C, 0.75C, 1C, 1.25C and 1.5C. A charge rate of 1C corresponds to a charge current by which the full charge is reached after 1h. A charge rate of 0.5C corresponds to a charge current by which the full charge is reached after 1/0.5h, or 2h. The formation of lithium corresponds to the first peak P of each curve. However, the dU/dQ curve is subject to several other phenomena than the formation of lithium, in particular to the natural variations of the equilibrium potential ("open circuit voltage (OCV)" in English) of the positive electrode material; which is reflected in particular by the two peaks appearing in the second part of the curve. This can make it difficult to identify the significant P peak of lithium formation. Furthermore, this identification is only sufficiently accurate from a charge rate above 1C.

Il est donc recherché une méthode de détection de la formation de lithium sur l’électrode négative lors d’une charge de batterie Li-ion qui soit suffisamment précise, notamment pour des batteries Li-ion telles que leur OCV est irrégulier.Therefore, a method for detecting the formation of lithium on the negative electrode during Li-ion battery charging is sought which is sufficiently precise, particularly for Li-ion batteries such as their OCV is irregular.

A cet effet, l’invention propose un procédé de détection d’une formation de lithium sur une électrode dans une batterie lithium-ion, comportant la détection de la formation de lithium pour au moins un régime de charge, dit « régime de base », comprenant les étapes consistant à :

  1. appliquer le régime de base, ayant un premier courant de charge, et un régime de charge, dit« régime secondaire », ayant un deuxième courant de charge, la valeur absolue de la différence entre le taux de charge dans le régime de base et le taux de charge dans le régime secondaire étant inférieure à un seuil ;
  2. acquérir la tension aux bornes de la batterie et la quantité de charge de la batterie, au cours du régime de base et du régime secondaire ;
  3. déterminer un rapport entre d’une part la différence entre la tension aux bornes de la batterie dans le régime de base et celle dans le régime secondaire, et d’autre part la différence entre le premier courant de charge et le second courant de charge, en fonction de la quantité de charge ; et
  4. pour le régime de base, détecter l’apparition d’une formation de lithium en fonction de la valeur dudit rapport.
To this end, the invention proposes a method for detecting lithium formation on an electrode in a lithium-ion battery, comprising detecting lithium formation for at least one charging regime, called "basic regime", comprising the steps of:
  1. applying the basic regime, having a first charging current, and a charging regime, called “secondary regime”, having a second charging current, the absolute value of the difference between the charging rate in the basic regime and the charging rate in the secondary regime being less than a threshold;
  2. acquire the battery terminal voltage and the battery charge quantity, during the basic regime and the secondary regime;
  3. determining a ratio between, on the one hand, the difference between the voltage at the terminals of the battery in the basic regime and that in the secondary regime, and on the other hand the difference between the first charging current and the second charging current, as a function of the quantity of charge; and
  4. for the basic regime, detect the appearance of lithium formation based on the value of said ratio.

Ledit rapport a l’avantage d’être relativement constant au début d’une charge, notamment lorsque la charge débute à partir d’une faible quantité de charges stockées dans la batterie, puis de s’effondrer quand il y a formation de lithium sur l’électrode négative. Cette variation forte du rapport permet de mieux identifier l’apparition d’un dépôt de lithium. La variation dudit rapport a l’avantage d’être plus régulière que celle de la courbe dU/dQ utilisée dans l’art antérieur. En outre, le procédé selon l’invention est efficace, quel que soit l’OCV du matériau de l’électrode positive.Said ratio has the advantage of being relatively constant at the start of a charge, in particular when the charge begins from a small quantity of charges stored in the battery, then of collapsing when there is formation of lithium on the negative electrode. This strong variation of the ratio makes it possible to better identify the appearance of a lithium deposit. The variation of said ratio has the advantage of being more regular than that of the dU/dQ curve used in the prior art. In addition, the method according to the invention is effective, whatever the OCV of the material of the positive electrode.

Selon un mode de réalisation, l’apparition d’un dépôt de lithium correspond à un dernier maximum, notamment un dernier maximum local, dudit rapport, précédant une chute d’au moins 10% dudit rapport.According to one embodiment, the appearance of a lithium deposit corresponds to a last maximum, in particular a last local maximum, of said ratio, preceding a fall of at least 10% of said ratio.

Selon un mode de réalisation, la valeur absolue de la différence entre le taux de charge du régime de base et le taux de charge du régime secondaire est inférieure à 0,5 et de préférence inférieure à 0,25.According to one embodiment, the absolute value of the difference between the load rate of the basic regime and the load rate of the secondary regime is less than 0.5 and preferably less than 0.25.

Selon un mode de réalisation, l’application du régime de base et du régime secondaire s’effectue en alternance au cours d’une charge de la batterie lithium-ion.According to one embodiment, the application of the basic regime and the secondary regime is carried out alternately during a charge of the lithium-ion battery.

Selon une variante, le régime secondaire est appliqué sur des durées négligeables par rapport aux durées sur lesquelles le régime de base est appliqué.According to one variant, the secondary regime is applied over periods that are negligible compared to the periods over which the basic regime is applied.

Selon une variante, le procédé comprend l’émission d’un signal de détection de formation de lithium lorsque la valeur du rapport devient inférieure ou égale à un seuil.According to one variant, the method comprises emitting a lithium formation detection signal when the value of the ratio becomes less than or equal to a threshold.

Selon une variante, ledit seuil est fonction de la quantité de charge Q de la batterie et est égal à :According to a variant, said threshold is a function of the quantity of charge Q of the battery and is equal to:

où Qtotest la quantité de charge maximale de la batterie en mAh, R0est la valeur initiale du rapport lors d’une charge de la batterie à partir d’un état de charge inférieur à 0,1Qtot, α est une constante comprise entre 0,75 et 0,95.where Q tot is the maximum charge quantity of the battery in mAh, R 0 is the initial value of the ratio when charging the battery from a state of charge less than 0.1Q tot , α is a constant between 0.75 and 0.95.

Selon une variante, le procédé comprend :

  1. lorsque la charge de la batterie a lieu depuis un état de charge inférieur ou égal à 0,1Qtot:
    • la détermination du paramètre R0en calculant la moyenne dudit rapport pour des quantités de charge inférieures ou égales à 0,2Qtot;
    • le stockage du paramètre R0dans une mémoire ; et
    • l’utilisation du paramètre R0stocké en mémoire pour la détermination du seuil rs(Q) pour les quantités de charge supérieurs à 0,2Qtot,
  2. ou, lorsque la charge de la batterie a lieu depuis un état de charge supérieur à 0,1Qtot, l’utilisation du dernier paramètre R0stocké en mémoire pour la détection de la formation de lithium au cours de la charge.
According to one variant, the method comprises:
  1. when the battery is charged from a state of charge less than or equal to 0.1Q total :
    • determining the parameter R 0 by calculating the average of said ratio for load quantities less than or equal to 0.2Q total ;
    • storing the parameter R 0 in a memory; and
    • the use of the parameter R 0 stored in memory for the determination of the threshold r s (Q) for the quantities of charge greater than 0.2Q tot ,
  2. or, when the battery is charged from a state of charge greater than 0.1Q tot , the use of the last parameter R 0 stored in memory for the detection of lithium formation during charging.

Selon une variante, le procédé comprend :

  1. la comparaison entre les deux dernières valeurs du paramètre R0déterminées chacune lors d’une charge de la batterie depuis un état de charge inférieur ou égal à 0,1Qtot, et
  2. lorsque la différence entre lesdites deux dernières valeurs du paramètre R0est supérieure à un seuil, l’émission d’un signal de défaut de la batterie.
According to one variant, the method comprises:
  1. the comparison between the last two values of the parameter R 0 each determined during a charge of the battery from a state of charge less than or equal to 0.1Q tot , and
  2. when the difference between the last two values of parameter R 0 is greater than a threshold, the emission of a battery fault signal.

Selon une variante, la charge de la batterie lithium-ion est une charge rapide présentant des paliers de courant de charge décroissants, le procédé comprenant la détection de la formation de lithium pour une pluralité de régimes de base, chaque régime de base correspondant à un desdits paliers de courant.According to a variant, the charging of the lithium-ion battery is a rapid charge having decreasing charging current levels, the method comprising detecting the formation of lithium for a plurality of basic regimes, each basic regime corresponding to one of said current levels.

Selon un mode de réalisation :

  1. l’application du régime de base s’effectue sur une première charge complète de la batterie, la tension aux bornes de la batterie étant acquise en fonction de la quantité de charge de la batterie,
  2. l’application du régime secondaire s’effectue sur une deuxième charge complète de la batterie, la tension aux bornes de la batterie étant acquise en fonction de la quantité de charge de la batterie.
According to one embodiment:
  1. the application of the basic regime is carried out on a first complete charge of the battery, the voltage at the terminals of the battery being acquired according to the quantity of charge of the battery,
  2. the application of the secondary regime is carried out on a second complete charge of the battery, the voltage at the battery terminals being acquired according to the quantity of charge of the battery.

Selon une variante, le procédé comprend :

  1. la détection d’un dépôt de lithium pour une pluralité de régimes de base ;
  2. le stockage dans une mémoire d’une table comprenant, pour chacun de la pluralité de régime de base, la quantité de charge respectif à partir duquel il y a apparition d’un dépôt de lithium ; et
  3. lors d’une charge ultérieure de la batterie, l’utilisation de ladite table pour détecter l’apparition d’une formation de lithium sur une électrode en fonction du courant de charge appliqué et de la quantité de charge de la batterie.
According to one variant, the method comprises:
  1. the detection of a lithium deposit for a plurality of basic regimes;
  2. storing in a memory a table comprising, for each of the plurality of basic regimes, the respective charge quantity from which a lithium deposit appears; and
  3. upon subsequent charging of the battery, using said table to detect the occurrence of lithium formation on an electrode as a function of the charging current applied and the amount of battery charge.

Système de gestion de batterie lithium-ion configuré pour mettre en œuvre un procédé de détection d’une formation de lithium sur une électrode selon l’invention au cours d’une charge de la batterie lithium-ion.Lithium-ion battery management system configured to implement a method for detecting a formation of lithium on an electrode according to the invention during charging of the lithium-ion battery.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux figures annexées suivantes :
Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the description which follows in relation to the following appended figures:

FIG. 1: laFIG. 1, déjà décrite, illustre un exemple de procédé selon l’art antérieur ;
FIG. 1 : there FIG. 1 , already described, illustrates an example of a method according to the prior art;

FIG. 2: laFIG. 2représente un courant délivré à une batterie Li-ion dans un premier exemple de procédé selon l’invention ;
FIG. 2 : there FIG. 2 represents a current delivered to a Li-ion battery in a first example of a method according to the invention;

FIG. 3: laFIG. 3représente la tension aux bornes de la batterie dans le premier exemple de procédé selon l’invention ;
FIG. 3 : there FIG. 3 represents the voltage at the terminals of the battery in the first example of the method according to the invention;

FIG. 4: laFIG. 4représente le rapport R dans le premier exemple de procédé selon l’invention ;
FIG. 4 : there FIG. 4 represents the ratio R in the first example of the method according to the invention;

FIG. 5: laFIG. 5représente un courant délivré à une batterie Li-ion dans un exemple de procédé selon l’invention ;
FIG. 5 : there FIG. 5 represents a current delivered to a Li-ion battery in an exemplary method according to the invention;

FIG. 6: laFIG. 6représente la tension aux bornes de la batterie dans l’exemple de procédé illustré enFIG. 5;
FIG. 6 : there FIG. 6 represents the voltage across the battery terminals in the process example illustrated in FIG. 5 ;

FIG. 7: laFIG. 7représente le rapport R dans plusieurs exemples de procédé selon l’invention ;
FIG. 7 : there FIG. 7 represents the ratio R in several examples of the method according to the invention;

FIG. 8: laFIG. 8représente le potentiel négatif de la batterie dans plusieurs exemples de procédé selon l’invention ;
FIG. 8 : there FIG. 8 represents the negative potential of the battery in several examples of the method according to the invention;

FIG. 9: laFIG. 9représente un courant délivré à une batterie Li-ion dans un exemple de procédé selon l’invention ;
FIG. 9 : there FIG. 9 represents a current delivered to a Li-ion battery in an exemplary method according to the invention;

FIG. 10: laFIG. 10représente la tension aux bornes de la batterie en fonction de la quantité de charges stockées, pour plusieurs exemples de procédé selon l’invention ;
FIG. 10 : there FIG. 10 represents the voltage at the terminals of the battery as a function of the quantity of charges stored, for several examples of the method according to the invention;

FIG. 11: laFIG. 11représente le rapport R pour plusieurs exemples de procédé selon l’invention ;
FIG. 11 : there FIG. 11 represents the ratio R for several examples of the method according to the invention;

FIG. 12: laFIG. 12représente le potentiel négatif de la batterie pour plusieurs exemples de procédé selon l’invention. FIG. 12 : there FIG. 12 represents the negative potential of the battery for several examples of the method according to the invention.

Un premier exemple de procédé selon l’invention va être décrit en relation avec les figures 2 à 4. Le procédé permet de détecter la formation de lithium, notamment de lithium métallique, sur une électrode négative d’une batterie lithium ion.A first example of a method according to the invention will be described in relation to figures 2 to 4. The method makes it possible to detect the formation of lithium, in particular metallic lithium, on a negative electrode of a lithium ion battery.

A cet effet, le procédé comporte la détection de la formation de lithium sur un régime de charge, dit régime de base 1a, ayant un premier courant de charge I1a. Comme par exemple illustré enFIG. 2, le régime de base 1a est appliqué à la batterie Li-ion avec le premier courant de charge I1a. Un autre régime de charge, dit « régime secondaire » 2a, ayant un courant de charge I2aest en outre appliqué à la batterie Li-ion. EnFIG. 2, l’axe des ordonnées représente les valeurs du courant i(t) en mA et les valeurs de quantité de charge Q(t) en mAh.For this purpose, the method comprises detecting the formation of lithium on a charging regime, called the basic regime 1a, having a first charging current I 1a . As for example illustrated in FIG. 2 , the basic regime 1a is applied to the Li-ion battery with the first charging current I 1a . Another charging regime, called "secondary regime" 2a, having a charging current I 2a is further applied to the Li-ion battery. In FIG. 2 , the y-axis represents the values of the current i(t) in mA and the values of the charge quantity Q(t) in mAh.

Le régime secondaire 2a est choisi de sorte que le taux de charge C1 du régime de base 1a et le taux de charge C2 du régime secondaire 2a soient proches. A cet égard, le régime secondaire 2a peut avoir un courant de charge I2aplus élevé ou plus faible que le courant de charge I1adans le régime de base 1a. Autrement dit, le régime de base 1a et le régime secondaire 2a sont choisis de sorte que la valeur absolue de la différence C2-C1 entre le taux de charge C1 dans le régime de base 1a et le taux de charge C2 dans le régime secondaire 2a soit inférieure à un seuil.The secondary regime 2a is chosen so that the charge rate C1 of the base regime 1a and the charge rate C2 of the secondary regime 2a are close. In this respect, the secondary regime 2a may have a higher or lower charge current I 2a than the charge current I 1a in the base regime 1a. In other words, the base regime 1a and the secondary regime 2a are chosen so that the absolute value of the difference C2-C1 between the charge rate C1 in the base regime 1a and the charge rate C2 in the secondary regime 2a is less than a threshold.

Comme par exemple illustré enFIG. 3, la tension U1aaux bornes de la batterie est acquise pendant le régime de base 1a, de même que la tension U2aaux bornes de la batterie pendant le régime secondaire 2a. Comme par exemple illustré enFIG. 2, la quantité de charge Q de la batterie est également acquise, notamment en parallèle à l’acquisition des tensions U1a, U2aaux bornes de la batterie pendant le régime de base 1a et le régime secondaire 2a. A partir des valeurs acquises, on détermine, pour un état de charge Q de la batterie, un rapport R(Q) entre d’une part la différence ΔU entre la tension U1aaux bornes de la batterie pendant le régime de base 1a et la tension U2aaux bornes de la batterie pendant le régime secondaire 2a, et d’autre part la différence ΔI entre le premier courant de charge I1aet le second courant de charge I2a:As for example illustrated in FIG. 3 , the voltage U 1a at the battery terminals is acquired during the basic regime 1a, as is the voltage U 2a at the battery terminals during the secondary regime 2a. As for example illustrated in FIG. 2 , the charge quantity Q of the battery is also acquired, in particular in parallel with the acquisition of the voltages U 1a , U 2a at the terminals of the battery during the basic regime 1a and the secondary regime 2a. From the acquired values, we determine, for a state of charge Q of the battery, a ratio R(Q) between on the one hand the difference ΔU between the voltage U 1a at the terminals of the battery during the basic regime 1a and the voltage U 2a at the terminals of the battery during the secondary regime 2a, and on the other hand the difference ΔI between the first charge current I 1a and the second charge current I 2a :

LaFIG. 4illustre l’évolution du rapport R en fonction de la quantité de charges Q de la batterie. L’allure du graphe permet de détecter l’apparition d’un dépôt de lithium sur l’électrode négative. En particulier, lorsque la quantité de charges Q croît, la courbe reste relativement stable, notamment à 0,1x10-3Ω près, avant de chuter relativement fortement, ce qui est significatif d’une formation de lithium sur l’électrode négative de la batterie. Ainsi, on détermine la quantité de charges pour laquelle il y a formation de lithium en fonction de la valeur du rapport R.There FIG. 4 illustrates the evolution of the ratio R as a function of the quantity of charges Q of the battery. The shape of the graph makes it possible to detect the appearance of a lithium deposit on the negative electrode. In particular, when the quantity of charges Q increases, the curve remains relatively stable, in particular to within 0.1x10 -3 Ω, before falling relatively sharply, which is significant of a formation of lithium on the negative electrode of the battery. Thus, the quantity of charges for which there is formation of lithium is determined as a function of the value of the ratio R.

En particulier, la quantité de charges pour laquelle il y a apparition d’un dépôt de lithium correspond à un dernier maximum, notamment un dernier maximum local, du rapport R précédant une chute d’au moins 10% dudit rapport. En considérant une valeur de chute faible on peut détecter la formation de lithium au plus tôt, mais on court alors le risque de fausses détections dues à des variations intrinsèques de la courbe du rapport. En prenant une valeur de chute plus élevée on peut éviter une fausse détection, mais possiblement au détriment de la précision de la détection de la formation de lithium.In particular, the amount of charge for which a lithium deposit appears corresponds to a last maximum, in particular a last local maximum, of the ratio R preceding a fall of at least 10% of said ratio. By considering a low fall value, the formation of lithium can be detected as early as possible, but there is then the risk of false detections due to intrinsic variations in the ratio curve. By taking a higher fall value, a false detection can be avoided, but possibly to the detriment of the accuracy of the detection of lithium formation.

Le taux de charge C1 du régime de base 1a et celui C2 du régime secondaire 2a sont de préférence proches pour que la détection de la formation de lithium par le rapport R soit significative. Par exemple, la valeur absolue de la différence entre le taux de charge C1 du régime de base 1a et le taux de charge C2 du régime secondaire 2a est inférieure ou égale à 0,5 et de préférence inférieure à 0, 25. Cependant, la valeur absolue de la différence entre le taux de charge C1 du régime de base 1a et le taux de charge C2 du régime secondaire 2a est de préférence suffisamment grande pour donner un résultat significatif, compte tenu d’une précision avec laquelle les tensions U1aU2asont acquises.The charge rate C1 of the basic regime 1a and that C2 of the secondary regime 2a are preferably close so that the detection of lithium formation by the ratio R is meaningful. For example, the absolute value of the difference between the charge rate C1 of the basic regime 1a and the charge rate C2 of the secondary regime 2a is less than or equal to 0.5 and preferably less than 0.25. However, the absolute value of the difference between the charge rate C1 of the basic regime 1a and the charge rate C2 of the secondary regime 2a is preferably large enough to give a meaningful result, taking into account the precision with which the voltages U 1a U 2a are acquired.

Le premier exemple 3 de procédé est selon un premier mode de réalisation dans lequel le régime de base 1a et le régime secondaire 2a sont appliqués en alternance au cours d’une charge de la batterie. Autrement dit, au cours d’une même charge, le régime de base 1a et le régime secondaire 2a sont appliqués successivement. Ainsi, en monitorant le rapport R entre le régime de base 1a et le régime secondaire 2a, on peut détecter l’apparition d’un dépôt de lithium au cours même de la charge. En particulier, le procédé selon ce mode de réalisation permet une détection en temps réel d’une apparition d’un dépôt de lithium au cours de la charge. Notamment, dans le contexte de la présente demande, on entend par « charge », l’application sans interruption d’un courant électrique aux bornes de la batterie Li-ion en vue d’augmenter la quantité de charges stockées dans la batterie.The first method example 3 is according to a first embodiment in which the basic regime 1a and the secondary regime 2a are applied alternately during a charge of the battery. In other words, during the same charge, the basic regime 1a and the secondary regime 2a are applied successively. Thus, by monitoring the ratio R between the basic regime 1a and the secondary regime 2a, it is possible to detect the appearance of a lithium deposit during the charge itself. In particular, the method according to this embodiment allows real-time detection of the appearance of a lithium deposit during the charge. In particular, in the context of the present application, the term “charge” means the uninterrupted application of an electric current to the terminals of the Li-ion battery in order to increase the quantity of charges stored in the battery.

Notamment, le régime secondaire 2a est appliqué sur des durées négligeables par rapport aux durées sur lesquelles le régime de base 1a est appliqué. En particulier, le régime de base 1a est un régime nominal de la charge. Le régime secondaire 2a est donc suffisamment court pour ne pas perturber la charge de la batterie avec le régime de base. Notamment, le rapport entre une durée d’application du régime secondaire et une durée d’application du régime de base est inférieur ou égal à 10-2. L’application du régime secondaire 2a prend notamment la forme d’impulsions au cours du régime de base 1a. Par exemple, une occurrence du régime secondaire 2a a une durée comprise entre 1s et 10s. Ainsi, enFIG. 2, la durée d’une impulsion correspondant au régime secondaire 2a est par exemple égale à5s.In particular, the secondary regime 2a is applied over negligible durations compared to the durations over which the basic regime 1a is applied. In particular, the basic regime 1a is a nominal charging regime. The secondary regime 2a is therefore sufficiently short so as not to disturb the charging of the battery with the basic regime. In particular, the ratio between a duration of application of the secondary regime and a duration of application of the basic regime is less than or equal to 10 -2 . The application of the secondary regime 2a takes in particular the form of pulses during the basic regime 1a. For example, an occurrence of the secondary regime 2a has a duration of between 1s and 10s. Thus, in FIG. 2 , the duration of a pulse corresponding to the secondary regime 2a is for example equal to 5s.

De préférence, le régime secondaire 2a est appliqué périodiquement. Ainsi, le rapport R peut être déterminé régulièrement au cours de la charge, et permettre alors une détection régulière d’un dépôt de lithium sur l’électrode négative. Par exemple, le régime secondaire 2a est appliqué avec une période Ts comprise entre 50s et 1000s. Notamment, une période Ts plus courte que 50s pourrait conduire à des perturbations du régime de base 1a, tandis que des périodes plus grandes que 1000s ne permettraient pas un échantillonnage assez précis pour détecter le moment du dépôt de lithium.Preferably, the secondary regime 2a is applied periodically. Thus, the ratio R can be determined regularly during charging, and then allow regular detection of lithium deposition on the negative electrode. For example, the secondary regime 2a is applied with a period Ts between 50s and 1000s. In particular, a period Ts shorter than 50s could lead to disturbances of the basic regime 1a, while periods greater than 1000s would not allow sampling precise enough to detect the moment of lithium deposition.

De préférence, la différence entre le taux de charge C1 du régime de base 1a et le taux de charge C2 du régime secondaire 2a est inférieure ou égale à 0,5 et de préférence inférieure à 0,25. Ainsi, enFIG. 2, la différence ΔI entre le courant de charge I2a dans le régime secondaire 2a et le courant de charge I1a dans le régime de base 1a est par exemple égale à 10mA.Preferably, the difference between the load rate C1 of the basic regime 1a and the load rate C2 of the secondary regime 2a is less than or equal to 0.5 and preferably less than 0.25. Thus, in FIG. 2 , the difference ΔI between the load current I2a in the secondary regime 2a and the load current I1a in the basic regime 1a is for example equal to 10mA.

Comme par exemple illustré enFIG. 3, chaque application du régime secondaire 2a induit une tension U2asupérieure à la tension U1adu régime de base 1a. En calculant la différence de tension ΔU entre la valeur de la tension U1aavant l’application du régime secondaire 2a et la valeur de la tension U2apendant l’application du régime secondaire 2a, et en la rapportant sur la différence entre le courant de charge I2adans le régime secondaire 2a et le courant de charge I1adans le régime de base 1a, on obtient le rapport illustré enFIG. 4. Pour éviter une application trop longue du régime secondaire 2a et ainsi une perturbation de la charge de la batterie, une seule valeur de tension U2aest de préférence mesurée par application du régime secondaire 2a. Par exemple, la mesure est réalisée une seconde après l’application du régime secondaire 2a. Cependant, on pourrait envisager de prendre la moyenne de plusieurs mesures de la tension U2a.As for example illustrated in FIG. 3 , each application of the secondary regime 2a induces a voltage U 2a greater than the voltage U 1a of the basic regime 1a. By calculating the voltage difference ΔU between the value of the voltage U 1a before the application of the secondary regime 2a and the value of the voltage U 2a during the application of the secondary regime 2a, and by relating it to the difference between the load current I 2a in the secondary regime 2a and the load current I 1a in the basic regime 1a, we obtain the ratio illustrated in FIG. 4 . To avoid applying the secondary regime 2a for too long and thus disrupting the battery charge, only one voltage value U 2a is preferably measured per application of the secondary regime 2a. For example, the measurement is carried out one second after applying the secondary regime 2a. However, it could be considered to take the average of several measurements of the voltage U 2a .

EnFIG. 7, est représenté le rapport R dans le premier exemple 3 de procédé avec un régime de base 1a ayant un taux de charge de 1C et un régime secondaire 2a ayant un taux de charge de 1,25C. Pour comparaison, sont également représentés le rapport R dans un deuxième exemple 4 de procédé selon le premier mode de réalisation avec le régime de base ayant un taux de charge de 0,75C et le régime secondaire 2a ayant un taux de charge de 1C ; et le rapport R dans un exemple de charge rapide 5 décrit plus loin. Le deuxième exemple 4 de procédé selon le premier mode de réalisation est identique au premier exemple 3, si ce n’est les taux de charge dans le régime de base et le régime secondaire.In FIG. 7 , the ratio R is shown in the first process example 3 with a base regime 1a having a charge rate of 1C and a secondary regime 2a having a charge rate of 1.25C. For comparison, the ratio R is also shown in a second process example 4 according to the first embodiment with the base regime having a charge rate of 0.75C and the secondary regime 2a having a charge rate of 1C; and the ratio R in a fast charge example 5 described later. The second process example 4 according to the first embodiment is identical to the first example 3, except for the charge rates in the base regime and the secondary regime.

En comparant les courbes entre elles, on constate notamment que plus le taux de charge est élevé plus la chute du rapport R indicatrice d’une formation de lithium est marquée et apparait précocement. En particulier, la chute du rapport R reste suffisamment marquée pour un régime de base ayant un taux de charge supérieur ou égal à un seuil, par exemple 0.75C, notamment pour un exemple de batterie de type NMC 811-graphite. Cependant, le taux de charge minimal pour lequel la chute du rapport R reste significative dépend du type de batterie Li-ion et de son état de vieillissement.Comparing the curves with each other, we note in particular that the higher the charge rate, the more the drop in the R ratio, indicating lithium formation, is marked and appears earlier. In particular, the drop in the R ratio remains sufficiently marked for a basic regime having a charge rate greater than or equal to a threshold, for example 0.75C, in particular for an example of an NMC 811-graphite type battery. However, the minimum charge rate for which the drop in the R ratio remains significant depends on the type of Li-ion battery and its state of aging.

En particulier, la batterie est apte à recevoir une quantité de charge maximale Qtot. Notamment, pour des quantités de charges stockées Q inférieures à 0,2Qtot, le rapport R est sensiblement constant pour une quantité de charge donnée quel que soit le régime de charge considéré. Ceci est notamment le cas dans des conditions de fonctionnement normales, c’est-à-dire hors de toute formation de lithium sur l’électrode négative. Par exemple enFIG. 7, on observe ainsi que pour une quantité de charges stockées inférieure à 0,2Qtot, les rapports R sont relativement proches. On observe en outre que les rapports R décroissent légèrement en moyenne depuis une valeur initiale R0, par exemple 4,2x10-3Ω, quel que soit le régime de charge considéré, avant d’atteindre la zone de formation de lithium.In particular, the battery is capable of receiving a maximum charge quantity Q tot . In particular, for quantities of stored charges Q less than 0.2Q tot , the ratio R is substantially constant for a given charge quantity regardless of the charging regime considered. This is particularly the case under normal operating conditions, i.e. outside of any formation of lithium on the negative electrode. For example, in FIG. 7 , we thus observe that for a quantity of stored charges less than 0.2Q tot , the R ratios are relatively close. We also observe that the R ratios decrease slightly on average from an initial value R 0 , for example 4.2x10 -3 Ω, whatever the charge regime considered, before reaching the lithium formation zone.

Une telle décroissance est par exemple représentée enFIG. 4et 7 par une droite r, par exemple d’équation :Such a decrease is for example represented in FIG. 4 and 7 by a straight line r, for example with the equation:

Où Qtotest la quantité de charge maximale de la batterie en mAh,
R0est la valeur initiale du rapport lors d’une charge de la batterie à partir d’un état de charge inférieur à 0,1Qtot.
Where Q tot is the maximum charge quantity of the battery in mAh,
R 0 is the initial value of the ratio when charging the battery from a state of charge less than 0.1Q tot .

Lorsque du lithium commence à se former sur l’électrode négative, il y a une chute relativement forte du rapport R. Le dernier maximum avant la chute du rapport R est notamment à environ 8 mAh pour le premier exemple 3 de procédé. Cependant pour éviter de fausses détections, on peut choisir de déclencher l’émission d’un signal de détection de formation de lithium lorsque la valeur du rapport R devient inférieure ou égale à un seuil rs. Le seuil rsest par exemple défini par l’expression :When lithium begins to form on the negative electrode, there is a relatively sharp drop in the R ratio. The last maximum before the drop in the R ratio is notably around 8 mAh for the first process example 3. However, to avoid false detections, one can choose to trigger the emission of a lithium formation detection signal when the value of the R ratio becomes less than or equal to a threshold r s . The threshold r s is for example defined by the expression:

Où α est une constante comprise entre 0,75 et 0,95.Where α is a constant between 0.75 and 0.95.

Ainsi, le seuil rsest notamment une translation de la droite r correspondant à l’allure du rapport R dans les conditions normales de fonctionnement, avec un facteur réducteur α. Par exemple, le facteur réducteur α est égal à 0.90. En particulier, le franchissement du seuil rsprovoquera l’émission d’un signal de détection d’un dépôt de lithium sur l’électrode négative. En cas d’un échauffement de la batterie au cours de la charge, l’allure du rapport R peut varier, le seuil rspeut alors être adapté. Notamment, un échauffement de la batterie se traduit par une pente décroissante moyenne plus importante du rapport R avant la zone de formation de lithium. Cependant, une chute brutale du rapport R restera encore significative d’une formation de lithium. Le seuil rsest de préférence corrigé pour tenir compte de l’échauffement.Thus, the threshold r s is in particular a translation of the straight line r corresponding to the shape of the ratio R under normal operating conditions, with a reduction factor α. For example, the reduction factor α is equal to 0.90. In particular, crossing the threshold r s will cause the emission of a signal detecting a lithium deposit on the negative electrode. In the event of heating of the battery during charging, the shape of the ratio R may vary, the threshold r s can then be adapted. In particular, heating of the battery results in a greater average decreasing slope of the ratio R before the lithium formation zone. However, a sudden drop in the ratio R will still be significant of lithium formation. The threshold r s is preferably corrected to take into account the heating.

La détection de l’apparition d’un dépôt de lithium peut être faite par un autre moyen que le franchissement d’un seuil. Par exemple, elle peut être faite par la détermination de la pente locale du rapport R, notamment après filtrage du bruit. Ou alors, par la détection par une intelligence artificielle d’un profil en S du rapport R, ledit profil étant significatif de l’apparition du dépôt de lithium.The detection of the appearance of a lithium deposit can be done by means other than crossing a threshold. For example, it can be done by determining the local slope of the R ratio, in particular after noise filtering. Or, by the detection by artificial intelligence of an S-shaped profile of the R ratio, said profile being significant of the appearance of the lithium deposit.

La valeur initiale R0du rapport R peut être déterminée lors de la charge. C’est notamment le cas lorsque la charge démarre à partir d’une quantité de charges de la batterie qui est inférieure à 0,1Qtot. La valeur initiale R0peut alors correspondre à la moyenne du rapport R pour des quantités de charges inférieures ou égales à 0,2Qtot. La valeur initiale R0ainsi déterminée est alors stockée dans une mémoire, notamment une mémoire d’un système de gestion de batterie, pour être utilisée dans la détermination du seuil rspour les quantités de charges supérieures à 0,2Qtot.The initial value R 0 of the ratio R can be determined during charging. This is particularly the case when charging starts from a battery charge quantity that is less than 0.1Q tot . The initial value R 0 can then correspond to the average of the ratio R for charge quantities less than or equal to 0.2Q tot . The initial value R 0 thus determined is then stored in a memory, particularly a memory of a battery management system, to be used in determining the threshold r s for charge quantities greater than 0.2Q tot .

Alternativement, la valeur initiale R0utilisée dans la charge peut être une valeur stockée en mémoire, notamment dans une mémoire d’un système de gestion de batterie. C’est notamment le cas lorsque la charge de la batterie s’effectue à partir d’une quantité de charge de la batterie qui est supérieure à 0,1Qtot. En particulier, la valeur initiale R0correspond alors à la dernière valeur stockée en mémoire lors d’une charge précédente à partir d’une quantité de charges inférieure à 0,1Qtot.Alternatively, the initial value R 0 used in the charge may be a value stored in memory, in particular in a memory of a battery management system. This is particularly the case when the battery is charged from a battery charge quantity that is greater than 0.1Q tot . In particular, the initial value R 0 then corresponds to the last value stored in memory during a previous charge from a charge quantity less than 0.1Q tot .

La détermination de la valeur initiale R0peut être réalisée à chaque charge de la batterie débutant à partir d’une quantité de charges stockées initiale inférieure ou égale à 0,1Qtot. La détermination de la valeur initiale R0peut aussi être réalisée toutes les X charges débutant à partir d’une quantité de charges stockées initiale inférieure ou égale à 0,1Qtot, X étant un entier naturel.The determination of the initial value R 0 can be carried out at each charge of the battery starting from an initial quantity of stored charges less than or equal to 0.1Q tot . The determination of the initial value R 0 can also be carried out every X charges starting from an initial quantity of stored charges less than or equal to 0.1Q tot , X being a natural number.

L’évolution de la valeur initiale R0au cours des charges de la batterie peut être significative d’un vieillissement de la batterie. Par exemple, on peut comparer les deux dernières valeurs du paramètre R0déterminées chacune lors d’une charge de la batterie. Une forte différence entre ces deux dernières valeurs du paramètre R0peut être significative d’une détérioration brutale et importante de la batterie. Ainsi, on peut prévoir que lorsque la différence entre les deux dernières valeurs du paramètre R0est supérieure à un seuil, il y a émission d’un signal de défaut de la batterie, notamment par un système de gestion de la batterie.The evolution of the initial value R 0 during battery charging can be significant of battery aging. For example, we can compare the last two values of the parameter R 0 each determined during a battery charge. A large difference between these last two values of the parameter R 0 can be significant of a sudden and significant deterioration of the battery. Thus, we can predict that when the difference between the last two values of the parameter R 0 is greater than a threshold, a battery fault signal is emitted, in particular by a battery management system.

Le premier exemple 3 de procédé a été décrit avec un régime de base 1a, ayant un premier courant de charge I1aconstant, et un régime secondaire 2a ayant un courant de charge I2aconstant, comme par exemple illustré enFIG. 2. Cependant, le régime de de base 1a pourrait avoir un courant de charge I1avariable, de même que le régime secondaire 2a, avec une différence C2-C1 entre le taux de charge C1 du régime de base 1a et le taux de charge C2 du régime secondaire 2a restant inférieure à un seuil comme décrit précédemment, et notamment restant constante.The first method example 3 has been described with a basic regime 1a, having a constant first load current I 1a , and a secondary regime 2a having a constant load current I 2a , as for example illustrated in FIG. 2 . However, the basic regime 1a could have a variable charging current I 1a , as could the secondary regime 2a, with a difference C2-C1 between the charging rate C1 of the basic regime 1a and the charging rate C2 of the secondary regime 2a remaining below a threshold as described previously, and in particular remaining constant.

Les figures 5 et 6 représentent un troisième exemple de charge rapide 5, dans lequel le courant de charge varie au cours de la charge. L’exemple de charge rapide 5 est notamment mis en œuvre sur une batterie Li-ion de type NMC 811-graphite. EnFIG. 5, l’axe des ordonnées représente les valeurs du courant i(t) en mA et les valeurs de quantité de charge Q(t) en mAh. En particulier, comme par exemple illustré enFIG. 5, la charge commence avec un courant relativement fort, puis le courant est diminué par paliers au cours de la charge. Un tel profil de charge permet d’adapter le courant de charge pour éviter une formation de lithium sur l’électrode négative. Le profil de courant de charge peut être déterminé au début de la vie de la batterie. Cependant, au fil du temps un tel profil de courant peut devenir inefficace du fait du vieillissement de la batterie. Le procédé selon l’invention peut être appliqué pour chaque palier de courant et permettre ainsi de vérifier en temps réel qu’une formation de lithium n’a pas lieu, et ainsi permettre de vérifier que le profil de courant de charge de la charge rapide 5 est toujours efficace pour éviter une formation de lithium dans la batterie Li-ion.Figures 5 and 6 show a third example of fast charging 5, in which the charging current varies during charging. The example of fast charging 5 is implemented in particular on a Li-ion battery of the NMC 811-graphite type. In FIG. 5 , the y-axis represents the values of the current i(t) in mA and the values of the charge quantity Q(t) in mAh. In particular, as for example illustrated in FIG. 5 , charging starts with a relatively high current, then the current is decreased in stages during charging. Such a charging profile makes it possible to adapt the charging current to avoid lithium formation on the negative electrode. The charging current profile can be determined at the beginning of the battery life. However, over time such a current profile may become ineffective due to battery aging. The method according to the invention can be applied for each current stage and thus make it possible to verify in real time that lithium formation is not taking place, and thus make it possible to verify that the charging current profile of the fast charge 5 is still effective in avoiding lithium formation in the Li-ion battery.

Notamment, le troisième exemple de procédé est appliqué avec un premier régime de base 1a, ayant un courant de charge constant I1acorrespondant au premier palier de courant. Puis, le troisième exemple de procédé est appliqué avec un deuxième régime de base 1b, ayant un courant de charge constant I1bcorrespondant au deuxième palier de courant, et ainsi de suite pour le ou les autres paliers de courant.In particular, the third method example is applied with a first basic regime 1a, having a constant load current I 1a corresponding to the first current level. Then, the third method example is applied with a second basic regime 1b, having a constant load current I 1b corresponding to the second current level, and so on for the other current level(s).

Le troisième exemple de procédé peut être mis en œuvre avec un régime secondaire 2a ayant un courant de charge I2asupérieur au courant de charge I1adu régime de base 1a, ou avec un régime secondaire 2a’ ayant un courant de charge I2a’inférieur au courant de charge I1adu régime de base 1a. Notamment, une charge de la batterie peut être mise en œuvre avec le troisième exemple de procédé n’utilisant que des impulsions positives, c’est-à-dire avec un régime secondaire 2a ayant un courant de charge supérieur à celui du régime de base 1a ; ou que des impulsions négatives, c’est-à-dire avec un régime secondaire 2a’ ayant un courant de charge I2a’inférieur à celui du régime de base 1a ; ou les deux.The third method example can be implemented with a secondary regime 2a having a charging current I 2a greater than the charging current I 1a of the base regime 1a, or with a secondary regime 2a' having a charging current I 2a' less than the charging current I 1a of the base regime 1a. In particular, charging of the battery can be implemented with the third method example using only positive pulses, i.e. with a secondary regime 2a having a charging current greater than that of the base regime 1a; or only negative pulses, i.e. with a secondary regime 2a' having a charging current I 2a' less than that of the base regime 1a; or both.

LaFIG. 6représente la tension U aux bornes de la batterie. La tension augmente progressivement au cours de la charge, avec des sauts correspondant aux changements de palier de courant. La tension présente d’autres variations correspondant à l’application des régimes secondaires. En particulier, des impulsions positives de courant induisent une tension U2adans le régime secondaire 2a ; des impulsions négatives de courant induisent une tension U2a’dans le régime secondaire 2a’. Ainsi, notamment, chaque application du régime secondaire 2a induit une tension U2asupérieure à la tension U1adu régime de base 1a ou une tension U2a’inférieure à la tension U1adu régime de base 1a, suivant la polarité de l’impulsion.There FIG. 6 represents the voltage U across the battery terminals. The voltage increases gradually during charging, with jumps corresponding to changes in the current level. The voltage exhibits other variations corresponding to the application of the secondary regimes. In particular, positive current pulses induce a voltage U 2a in the secondary regime 2a; negative current pulses induce a voltage U 2a' in the secondary regime 2a'. Thus, in particular, each application of the secondary regime 2a induces a voltage U 2a higher than the voltage U 1a of the basic regime 1a or a voltage U 2a' lower than the voltage U 1a of the basic regime 1a, depending on the polarity of the pulse.

LaFIG. 7représente l’évolution du rapport R en fonction de la charge de la batterie pour l’exemple de charge rapide 5. Pour ce graphe, seules les impulsions positives sont prises en compte, les résultats étant similaires pour les impulsions négatives. On constate que la courbe 5 n’atteint le seuil rsqu’en fin de charge, indiquant cependant que le dernier palier de courant devrait être ajusté pour éviter la formation de lithium sur l’électrode négative.There FIG. 7 represents the evolution of the R ratio as a function of the battery charge for the fast charge example 5. For this graph, only positive pulses are taken into account, the results being similar for negative pulses. We note that curve 5 only reaches the r s threshold at the end of charging, indicating however that the last current level should be adjusted to avoid the formation of lithium on the negative electrode.

LaFIG. 8représente le potentiel Un de l’électrode négative au cours de la charge pour l’exemple de charge rapide 5 et le premier exemple 3 de procédé selon le premier mode de réalisation avec un taux de charge de 1C pour le régime de base, et le deuxième exemple 4 de procédé selon le premier mode de réalisation avec un taux de charge de 0,75C pour le régime de base. Le passage du potentiel Un de l’électrode négative sous la valeur nulle est indicatif de l’apparition d’un dépôt de lithium sur l’électrode négative. On constate que le passage sous la valeur nulle correspond au dernier maximum du rapport R, précédant une forte chute de celui-ci. Dans une utilisation normale d’une batterie, le potentiel Un de l’électrode négative n’est généralement pas accessible. En particulier, obtenir un tel potentiel Un requiert un dispositif invasif dans la batterie, comme par exemple une électrode de référence, qui impacte l’encombrement de la batterie. En outre, la fiabilité de celle-ci au cours de sa vie peut ne plus être garantie.There FIG. 8 represents the potential Un of the negative electrode during charging for the fast charging example 5 and the first example 3 of the method according to the first embodiment with a charging rate of 1C for the basic regime, and the second example 4 of the method according to the first embodiment with a charging rate of 0.75C for the basic regime. The passage of the potential Un of the negative electrode below the zero value is indicative of the appearance of a lithium deposit on the negative electrode. It can be seen that the passage below the zero value corresponds to the last maximum of the ratio R, preceding a sharp drop in the latter. In normal use of a battery, the potential Un of the negative electrode is generally not accessible. In particular, obtaining such a potential Un requires an invasive device in the battery, such as a reference electrode, which impacts the size of the battery. In addition, the reliability of the battery during its life may no longer be guaranteed.

Un autre exemple de procédé selon l’invention va maintenant être décrit en relation avec les figures 9 à 12. Ces figures présentent des graphes acquis sur une batterie Li-ion de type NMC 811-graphite. Cependant, des résultats similaires peuvent être obtenus sur une batterie Li-ion d’un autre type. Le procédé permet de détecter la formation de lithium, notamment de lithium métallique, sur une électrode négative d’une batterie lithium-ion.Another example of a method according to the invention will now be described in relation to Figures 9 to 12. These figures show graphs acquired on a Li-ion battery of the NMC 811-graphite type. However, similar results can be obtained on a Li-ion battery of another type. The method makes it possible to detect the formation of lithium, in particular metallic lithium, on a negative electrode of a lithium-ion battery.

A cet effet, le procédé comporte la détection de la formation de lithium sur un régime de charge, dit « régime de base » Ia. Comme par exemple illustré enFIG. 9, le régime de base Ia est appliqué à la batterie Li-ion avec le premier courant de charge II aconstant. Un autre régime de charge, dit « régime secondaire » IIa, ayant un courant de charge III aconstant est en outre appliqué à la batterie Li-ion.For this purpose, the method involves detecting the formation of lithium on a charging regime, called “basic regime” Ia. As for example illustrated in FIG. 9 , the basic regime Ia is applied to the Li-ion battery with the first charging current I I a constant. Another charging regime, called “secondary regime” IIa, having a constant charging current I II a is further applied to the Li-ion battery.

Le régime secondaire IIa est choisi de sorte que le taux de charge C1 du régime de base Ia et le taux de charge C2 du régime secondaire IIa soient proches. A cet égard, le régime secondaire IIa peut avoir un courant de charge I2aplus élevé ou plus faible que le courant de charge I1adans le régime de base Ia. Autrement dit, le régime de base Ia et le régime secondaire IIa sont choisis de sorte que la valeur absolue de la différence C2-C1 entre le taux de charge C1 dans le régime de base Ia et le taux de charge C2 dans le régime secondaire IIa soit inférieure à un seuil. Par exemple, enFIG. 9, le régime de base Ia a un taux de charge de 1C et le régime secondaire IIa a un taux de charge de 1,25C.The secondary regime IIa is chosen so that the charge rate C1 of the base regime Ia and the charge rate C2 of the secondary regime IIa are close. In this respect, the secondary regime IIa may have a higher or lower charge current I 2a than the charge current I 1a in the base regime Ia. In other words, the base regime Ia and the secondary regime IIa are chosen so that the absolute value of the difference C2-C1 between the charge rate C1 in the base regime Ia and the charge rate C2 in the secondary regime IIa is less than a threshold. For example, in FIG. 9 , the basic regime Ia has a charge rate of 1C and the secondary regime IIa has a charge rate of 1.25C.

La tension UIaaux bornes de la batterie Li-ion est acquise pendant le régime de base Ia, de même que la tension UIIaaux bornes de la batterie pendant le régime secondaire IIa. La quantité de charge Q de la batterie est également acquise, notamment en parallèle à l’acquisition des tensions UIa, UIIaaux bornes de la batterie pendant le régime de base Ia et le régime secondaire IIa. Comme par exemple illustré enFIG. 10, on obtient notamment la tension UIaaux bornes de la batterie pendant le régime de base Ia et la tension UIIaaux bornes de la batterie pendant le régime secondaire IIa, en fonction de la charge Q de la batterie. A partir des valeurs acquises, on détermine, pour un état de charge Q de la batterie, un rapport R(Q) entre d’une part la différence ΔU entre la tension UIaaux bornes de la batterie pendant le régime de base Ia et la tension UIIaaux bornes de la batterie pendant le régime secondaire IIa, et d’autre part la différence ΔI entre le premier courant de charge Il aet le second courant de charge Ill a:The voltage U Ia at the terminals of the Li-ion battery is acquired during the base regime Ia, as is the voltage U IIa at the terminals of the battery during the secondary regime IIa. The charge quantity Q of the battery is also acquired, in particular in parallel with the acquisition of the voltages U Ia , U IIa at the terminals of the battery during the base regime Ia and the secondary regime IIa. As for example illustrated in FIG. 10 , we obtain in particular the voltage U Ia at the terminals of the battery during the basic regime Ia and the voltage U IIa at the terminals of the battery during the secondary regime IIa, as a function of the charge Q of the battery. From the acquired values, we determine, for a state of charge Q of the battery, a ratio R(Q) between on the one hand the difference ΔU between the voltage U Ia at the terminals of the battery during the basic regime Ia and the voltage U IIa at the terminals of the battery during the secondary regime IIa, and on the other hand the difference ΔI between the first charging current I l a and the second charging current I ll a :

LaFIG. 11illustre l’évolution du rapport R en fonction de la charge Q de la batterie. Chaque courbe est identifiée par le taux de charge du régime de base utilisé pour déterminer le rapport R. L’allure du graphe permet de détecter la formation d’un dépôt de lithium sur l’électrode négative pour le régime de base. En particulier, vers une quantité de charge croissante, la courbe correspondant au régime de base 1C subit des variations avant d’atteindre un maximum local P, puis de chuter relativement fortement, ce qui est significatif d’une formation de lithium sur l’électrode négative de la batterie. Ainsi, on peut déterminer la quantité de charge à partir de laquelle il y a formation de lithium en fonction de la valeur du rapport R.There FIG. 11 illustrates the evolution of the ratio R as a function of the battery charge Q. Each curve is identified by the charge rate of the basic regime used to determine the ratio R. The shape of the graph makes it possible to detect the formation of a lithium deposit on the negative electrode for the basic regime. In particular, towards an increasing charge quantity, the curve corresponding to the basic regime 1C undergoes variations before reaching a local maximum P, then falling relatively sharply, which is significant of a formation of lithium on the negative electrode of the battery. Thus, we can determine the charge quantity from which there is lithium formation as a function of the value of the ratio R.

En particulier, la quantité de charge pour laquelle il y a apparition d’un dépôt de lithium correspond à un dernier maximum, notamment un dernier maximum local, du rapport R précédant une chute d’au moins 10% dudit rapport. En considérant une valeur de chute faible on peut détecter la formation de lithium au plus tôt, mais on court alors le risque de fausses détections dues à des variations intrinsèques de la courbe du rapport. En prenant une valeur de chute plus élevée on peut éviter une fausse détection, mais possiblement au détriment de la précision de la détection de la formation de lithium.In particular, the amount of charge for which a lithium deposit appears corresponds to a last maximum, in particular a last local maximum, of the ratio R preceding a drop of at least 10% of said ratio. By considering a low drop value, the formation of lithium can be detected as early as possible, but there is then the risk of false detections due to intrinsic variations in the ratio curve. By taking a higher drop value, a false detection can be avoided, but possibly to the detriment of the accuracy of the detection of lithium formation.

Le taux de charge C1 du régime de base Ia et celui C2 du régime secondaire IIa sont de préférence proches pour que la détection de la formation de lithium par le rapport R soit significative. Par exemple, la valeur absolue de la différence entre le taux de charge C1 du régime de base Ia et le taux de charge C2 du régime secondaire IIa est inférieure à 0,5 et de préférence inférieure à 0, 25. Cependant, la valeur absolue de la différence entre le taux de charge C1 du régime de base Ia et le taux de charge C2 du régime secondaire IIa est de préférence suffisamment grande pour donner un résultat significatif, compte tenu d’une précision avec laquelle les tensions UI a, UII asont acquises.The charge rate C1 of the basic regime Ia and that C2 of the secondary regime IIa are preferably close so that the detection of lithium formation by the ratio R is meaningful. For example, the absolute value of the difference between the charge rate C1 of the basic regime Ia and the charge rate C2 of the secondary regime IIa is less than 0.5 and preferably less than 0.25. However, the absolute value of the difference between the charge rate C1 of the basic regime Ia and the charge rate C2 of the secondary regime IIa is preferably large enough to give a meaningful result, taking into account the precision with which the voltages U I a , U II a are acquired.

L’exemple de procédé est selon un deuxième mode de réalisation dans lequel le régime de base Ia est appliqué sur une première charge complète de la batterie ; et le régime secondaire IIa est appliqué sur une deuxième charge complète de la batterie. Autrement dit, dans le deuxième mode de réalisation, le régime de base Ia et le régime secondaire IIa sont appliqués au cours de charges différentes. Sur la première charge, la tension UIaaux bornes de la batterie est acquise en fonction de la quantité de charge Q de la batterie. Sur la deuxième charge, la tension UI I aaux bornes de la batterie est acquise en fonction de la quantité de charge Q de la batterie. Le procédé selon le deuxième mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsqu’il est possible de réaliser un calibrage de la batterie Li-ion, soit en fin de la chaine de production de la batterie, ou sur un banc de test du véhicule lorsque la batterie est montée dans celui-ci. Ainsi, avec le procédé selon le deuxième mode de réalisation, on peut déterminer pour le régime de base Ia, la charge de batterie à partir de laquelle il y a apparition du dépôt de lithium. Cette information peut être alors stockée dans une mémoire, notamment dans une mémoire d’un système de gestion de la batterie, pour une utilisation au cours de la vie de la batterie. Par exemple, l’information peut être utilisée pour stopper ou changer le régime de charge, lorsque la batterie est chargée avec le régime de base et que la charge de la batterie atteint la charge identifiée au préalable, à partir de laquelle il y a formation d’un dépôt de lithium.The exemplary method is according to a second embodiment in which the basic regime Ia is applied to a first complete charge of the battery; and the secondary regime IIa is applied to a second complete charge of the battery. In other words, in the second embodiment, the basic regime Ia and the secondary regime IIa are applied during different charges. On the first charge, the voltage U Ia at the terminals of the battery is acquired as a function of the charge quantity Q of the battery. On the second charge, the voltage U I I a at the terminals of the battery is acquired as a function of the charge quantity Q of the battery. The method according to the second embodiment is particularly advantageous when it is possible to carry out a calibration of the Li-ion battery, either at the end of the battery production line, or on a vehicle test bench when the battery is mounted therein. Thus, with the method according to the second embodiment, it is possible to determine for the basic regime Ia, the battery charge from which the lithium deposit appears. This information may then be stored in a memory, in particular in a memory of a battery management system, for use during the life of the battery. For example, the information may be used to stop or change the charging rate, when the battery is charged with the basic rate and the battery charge reaches the previously identified charge, from which a lithium deposit is formed.

De préférence, l’exemple de procédé est mis en œuvre pour plusieurs régimes de base. Par exemple, laFIG. 10représente la tension aux bornes de la batterie Li-ion en fonction de la quantité de charge Q stockée dans la batterie, pour plusieurs régimes de charges. Notamment, laFIG. 10illustre les régimes de charge ayant des taux de charge de 0,1C, 0,5C, 0,75C, 1C, 1,25C et 1,5C. Pour chaque régime de charge appliqué, le rapport R est déterminé en prenant pour régime de base le régime de charge lui-même, et pour régime secondaire, le régime de charge inférieur ou supérieur ayant le taux de charge le plus proche. Par exemple, le rapport R pour chaque régime de charge illustré enFIG. 10, est représenté enFIG. 11, à l’exception du régime ayant un taux de charge de 0,1C.Preferably, the exemplary method is implemented for several basic regimes. For example, the FIG. 10 represents the voltage at the terminals of the Li-ion battery as a function of the quantity of charge Q stored in the battery, for several charging regimes. In particular, the FIG. 10 illustrates charging regimes with charging rates of 0.1C, 0.5C, 0.75C, 1C, 1.25C and 1.5C. For each charging regime applied, the ratio R is determined by taking as the basic regime the charging regime itself, and as the secondary regime, the lower or higher charging regime with the closest charging rate. For example, the ratio R for each charging regime illustrated in FIG. 10 , is represented in FIG. 11 , except for the regime with a charge rate of 0.1C.

En particulier, l’exemple de procédé de détection de la formation de lithium est efficace pour un régime de charge ayant un taux de charge supérieur ou égal à un seuil. Par exemple, enFIG. 11, le rapport R pour le régime de charge 0,5C ne présente pas une chute du rapport suffisamment marquée pour qu’elle soit significative, à la différence des régimes de charge 0,75C, 1C, 1,25C, et 1,5C. Notamment, le seuil d’efficacité pour un exemple de batterie Li-ion de type NNLIC 811-graphite est de 0,75C, alors qu’avec le procédé de l’art antérieur illustré enFIG. 1, une détection d’une formation de lithium n’est possible que pour un régime de charge ayant un taux de charge supérieur ou égal à 1C. L’exemple de procédé selon l’invention permet donc une détection de la formation de lithium pour une gamme de régime de charge plus large que dans l’art antérieur. Cependant, ce seuil d’efficacité dépend de l’architecture de la batterie, notamment de la composition des électrodes, et de son état de vieillissement.In particular, the exemplary lithium formation detection method is effective for a charging regime having a charging rate greater than or equal to a threshold. For example, in FIG. 11 , the ratio R for the 0.5C charging regime does not exhibit a sufficiently marked drop in ratio to be significant, unlike the 0.75C, 1C, 1.25C, and 1.5C charging regimes. In particular, the efficiency threshold for an example of a Li-ion battery of the NNLIC 811-graphite type is 0.75C, whereas with the prior art method illustrated in FIG. 1 , detection of lithium formation is only possible for a charging regime having a charging rate greater than or equal to 1C. The exemplary method according to the invention therefore allows detection of lithium formation for a wider range of charging regimes than in the prior art. However, this efficiency threshold depends on the architecture of the battery, in particular the composition of the electrodes, and its state of aging.

Pour comparaison, laFIG. 12représente le potentiel Un de l’électrode négative au cours de la charge pour les régimes de charge illustrés enFIG. 10. Le passage du potentiel Un de l’électrode négative sous la valeur nulle est indicatif du début de la formation de lithium sur l’électrode négative. On constate que le passage sous la valeur nulle correspond au dernier maximum du rapport R, précédant une forte chute de celui-ci.For comparison, the FIG. 12 represents the potential Un of the negative electrode during charging for the charging regimes illustrated in FIG. 10 . The passage of the potential Un of the negative electrode below the zero value is indicative of the beginning of the formation of lithium on the negative electrode. We note that the passage below the zero value corresponds to the last maximum of the ratio R, preceding a sharp fall in it.

Ainsi, pour chacun des régimes de charge appliqués, on obtient à partir de l’allure du rapport R, la quantité de charge respective à partir de laquelle il y a formation d’un dépôt de lithium. Ces informations peuvent être stockées sous forme de table dans une mémoire, notamment une mémoire d’un système de gestion de la batterie.Thus, for each of the charging regimes applied, the respective charge quantity from which a lithium deposit is formed is obtained from the shape of the ratio R. This information can be stored in the form of a table in a memory, in particular a memory of a battery management system.

Notamment, lors d’une charge ultérieure de la batterie, les informations stockées dans la table permettent de déterminer l’apparition d’une formation de lithium en fonction du courant de charge, c’est-à-dire du taux de charge, et de la quantité de charge stockée dans la batterie. Ainsi, avant d’atteindre la quantité de charge à partir de laquelle il y a formation de lithium, on peut effectuer un changement vers un régime de charge plus avantageux, à savoir un régime de charge pour lequel la quantité de charge pour laquelle il y a formation de lithium est plus élevée.In particular, during a subsequent charge of the battery, the information stored in the table makes it possible to determine the occurrence of lithium formation as a function of the charging current, i.e. the charging rate, and the quantity of charge stored in the battery. Thus, before reaching the quantity of charge from which lithium formation occurs, a change can be made to a more advantageous charging regime, i.e. a charging regime for which the quantity of charge for which lithium formation occurs is higher.

Les graphes illustrés sur les figures sont acquis à température constante, telle que 25°C. Cependant, la température pourrait être variable tout en permettant une application du procédé selon l’invention. Les exemples de procédés ont été décrits avec des valeurs de taux de charge qui sont illustratives. D’autres valeurs de taux de charge peuvent être utilisées tout en restant dans l’esprit de l’invention.The graphs illustrated in the figures are acquired at a constant temperature, such as 25°C. However, the temperature could be variable while still allowing application of the method according to the invention. The example methods have been described with loading rate values which are illustrative. Other loading rate values can be used while remaining within the spirit of the invention.

Claims (13)

Procédé de détection d’une formation de lithium sur une électrode dans une batterie lithium-ion, comportant la détection de la formation de lithium pour au moins un régime de charge 1a, Ia, dit « régime de base », comprenant les étapes consistant à :
  1. appliquer le régime de base 1a, Ia, ayant un premier courant de charge I1a, IIa, et un régime de charge 2a, IIa, dit « régime secondaire », ayant un deuxième courant de charge I2a, IIIa, la valeur absolue de la différence entre le taux de charge C1 dans le régime de base 1a, Ia et le taux de charge C2 dans le régime secondaire 2a, IIa étant inférieure à un seuil ;
  2. acquérir la tension U aux bornes de la batterie et la quantité de charge Q de la batterie, au cours du régime de base 1a, Ia et du régime secondaire 2a, IIa ;
  3. déterminer un rapport R entre d’une part la différence ΔU entre la tension U1a, UI aaux bornes de la batterie dans le régime de base 1a, Ia et celle U2 a, UII adans le régime secondaire 2a, IIa, et d’autre part la différence ΔI entre le premier courant de charge I1a, IIaet le second courant de charge I2 a, II I a, en fonction de la quantité de charge Q ; et
  4. pour le régime de base 1a, Ia, détecter l’apparition d’une formation de lithium en fonction de la valeur dudit rapport R.
Method for detecting lithium formation on an electrode in a lithium-ion battery, comprising detecting lithium formation for at least one charging regime 1a, Ia, called “basic regime”, comprising the steps of:
  1. applying the basic regime 1a, Ia, having a first charging current I 1a , I Ia , and a charging regime 2a, IIa, called “secondary regime”, having a second charging current I 2a , I IIa , the absolute value of the difference between the charging rate C1 in the basic regime 1a, Ia and the charging rate C2 in the secondary regime 2a, IIa being less than a threshold;
  2. acquire the voltage U at the terminals of the battery and the quantity of charge Q of the battery, during the basic regime 1a, Ia and the secondary regime 2a, IIa;
  3. determining a ratio R between on the one hand the difference ΔU between the voltage U 1a , U I a at the terminals of the battery in the basic regime 1a, Ia and that U 2 a , U II a in the secondary regime 2a, IIa, and on the other hand the difference ΔI between the first charging current I 1a , I Ia and the second charging current I 2 a , I I I a , as a function of the quantity of charge Q; and
  4. for the basic regime 1a, Ia, detect the appearance of lithium formation as a function of the value of said ratio R.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’apparition d’un dépôt de lithium correspond à un dernier maximum P, notamment un dernier maximum local, dudit rapport R, précédant une chute d’au moins 10% dudit rapport R.Method according to claim 1, in which the appearance of a lithium deposit corresponds to a last maximum P, in particular a last local maximum, of said ratio R, preceding a fall of at least 10% of said ratio R. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la valeur absolue de la différence entre le taux de charge C1 du régime de base 1a, Ia et le taux de charge C2 du régime secondaire 2a, IIa est inférieure à 0,5 et de préférence inférieure à 0,25.Method according to claim 1 or 2, in which the absolute value of the difference between the load rate C1 of the basic regime 1a, Ia and the load rate C2 of the secondary regime 2a, IIa is less than 0.5 and preferably less than 0.25. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’application du régime de base 1a et du régime secondaire 2a s’effectue en alternance au cours d’une charge de la batterie lithium-ion.Method according to one of the preceding claims, in which the application of the basic regime 1a and the secondary regime 2a is carried out alternately during a charge of the lithium-ion battery. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le régime secondaire 2a est appliqué sur des durées négligeables par rapport aux durées sur lesquelles le régime de base 1a est appliqué.Method according to the preceding claim, in which the secondary regime 2a is applied over negligible durations compared to the durations over which the basic regime 1a is applied. Procédé selon l’une des revendications 4 à 5, comprenant l’émission d’un signal de détection de formation de lithium lorsque la valeur du rapport R devient inférieure ou égale à un seuil rs.Method according to one of claims 4 to 5, comprising the emission of a lithium formation detection signal when the value of the ratio R becomes less than or equal to a threshold r s . Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ledit seuil rsest fonction de la quantité de charge Q de la batterie et est égal à :

Où Qtotest la quantité de charge maximale de la batterie en mAh, R0est la valeur initiale du rapport lors d’une charge de la batterie à partir d’un état de charge inférieur à 0,1Qtot, α est une constante comprise entre 0,75 et 0,95.
Method according to the preceding claim, in which said threshold r s is a function of the quantity of charge Q of the battery and is equal to:

Where Q tot is the maximum charge quantity of the battery in mAh, R 0 is the initial value of the ratio when charging the battery from a state of charge less than 0.1Q tot , α is a constant between 0.75 and 0.95.
Procédé selon la revendication précédente, comprenant :
  1. lorsque la charge de la batterie a lieu depuis un état de charge inférieur ou égal à 0,1Qtot:
    • la détermination du paramètre R0en calculant la moyenne dudit rapport R pour des quantités de charge Q inférieurs ou égales à 0,2Qtot;
    • le stockage du paramètre R0dans une mémoire ; et
    • l’utilisation du paramètre R0stocké en mémoire pour la détermination du seuil rspour les quantités de charge supérieures à 0,2Qtot,
  2. ou, lorsque la charge de la batterie a lieu depuis un état de charge supérieur à 0,1Qtot, l’utilisation du dernier paramètre R0stocké en mémoire pour la détection de la formation de lithium au cours de la charge.
Method according to the preceding claim, comprising:
  1. when the battery is charged from a state of charge less than or equal to 0.1Q total :
    • determining the parameter R 0 by calculating the average of said ratio R for quantities of charge Q less than or equal to 0.2Q total ;
    • storing the parameter R 0 in a memory; and
    • the use of the parameter R 0 stored in memory for the determination of the threshold r s for load quantities greater than 0.2Q tot ,
  2. or, when the battery is charged from a state of charge greater than 0.1Q tot , the use of the last parameter R 0 stored in memory for the detection of lithium formation during charging.
Procédé selon la revendication précédente, comprenant :
  1. la comparaison entre les deux dernières valeurs du paramètre R0déterminées chacune lors d’une charge de la batterie depuis un état de charge inférieur ou égal à 0,1Qtot, et
  2. lorsque la différence entre lesdites deux dernières valeurs du paramètre R0est supérieure à un seuil, l’émission d’un signal de défaut de la batterie.
Method according to the preceding claim, comprising:
  1. the comparison between the last two values of the parameter R 0 each determined during a charge of the battery from a state of charge less than or equal to 0.1Q tot , and
  2. when the difference between the last two values of parameter R 0 is greater than a threshold, the emission of a battery fault signal.
Procédé selon l’une des revendications 4 à 9, dans lequel la charge de la batterie lithium-ion est une charge rapide présentant des paliers de courant de charge décroissants, le procédé comprenant la détection de la formation de lithium pour une pluralité de régimes de base 1a, 1b, chaque régime de base 1a, 1b correspondant à un desdits paliers de courant.Method according to one of claims 4 to 9, in which the charging of the lithium-ion battery is a rapid charge having decreasing charging current levels, the method comprising the detection of the formation of lithium for a plurality of basic regimes 1a, 1b, each basic regime 1a, 1b corresponding to one of said current levels. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel :
  1. l’application du régime de base Ia s’effectue sur une première charge complète de la batterie, la tension U aux bornes de la batterie étant acquise en fonction de la quantité de charge Q de la batterie,
  2. l’application du régime secondaire IIa s’effectue sur une deuxième charge complète de la batterie, la tension U aux bornes de la batterie étant acquise en fonction de la quantité de charge Q de la batterie.
Method according to one of claims 1 to 3, in which:
  1. the application of the basic regime Ia is carried out on a first complete charge of the battery, the voltage U at the terminals of the battery being acquired as a function of the quantity of charge Q of the battery,
  2. the application of the secondary regime IIa is carried out on a second complete charge of the battery, the voltage U at the terminals of the battery being acquired as a function of the quantity of charge Q of the battery.
Procédé selon la revendication précédente, comprenant :
  1. la détection d’un dépôt de lithium pour une pluralité de régimes de base ;
  2. le stockage dans une mémoire d’une table comprenant, pour chacun de la pluralité de régime de base, la quantité de charge respectif à partir duquel il y a apparition d’un dépôt de lithium ; et
  3. lors d’une charge ultérieure de la batterie, l’utilisation de ladite table pour détecter l’apparition d’une formation de lithium sur une électrode en fonction du courant de charge appliqué et de la quantité de charge de la batterie.
Method according to the preceding claim, comprising:
  1. the detection of a lithium deposit for a plurality of basic regimes;
  2. storing in a memory a table comprising, for each of the plurality of basic regimes, the respective charge quantity from which a lithium deposit appears; and
  3. upon subsequent charging of the battery, using said table to detect the occurrence of lithium formation on an electrode as a function of the charging current applied and the amount of battery charge.
Système de gestion de batterie lithium-ion configuré pour mettre en œuvre un procédé de détection d’une formation de lithium sur une électrode selon l’une des revendications 1 à 12 au cours d’une charge de la batterie lithium-ion.Lithium-ion battery management system configured to implement a method for detecting a formation of lithium on an electrode according to one of claims 1 to 12 during a charge of the lithium-ion battery.
FR2402834A 2024-03-21 2024-03-21 METHOD FOR DETECTING LITHIUM FORMATION ON AN ELECTRODE IN A LITHIUM-ION BATTERY Pending FR3160471A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2402834A FR3160471A1 (en) 2024-03-21 2024-03-21 METHOD FOR DETECTING LITHIUM FORMATION ON AN ELECTRODE IN A LITHIUM-ION BATTERY

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2402834 2024-03-21
FR2402834A FR3160471A1 (en) 2024-03-21 2024-03-21 METHOD FOR DETECTING LITHIUM FORMATION ON AN ELECTRODE IN A LITHIUM-ION BATTERY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3160471A1 true FR3160471A1 (en) 2025-09-26

Family

ID=91924300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2402834A Pending FR3160471A1 (en) 2024-03-21 2024-03-21 METHOD FOR DETECTING LITHIUM FORMATION ON AN ELECTRODE IN A LITHIUM-ION BATTERY

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3160471A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3261213A1 (en) * 2016-06-20 2017-12-27 Ningde Amperex Technology Limited Method and apparatus of battery charging
US10126367B2 (en) 2015-08-24 2018-11-13 Lg Chem, Ltd. Detection method of LI plating, method and apparatus for charging secondary battery and secondary battery system using the same
WO2021002898A1 (en) * 2019-06-29 2021-01-07 Intel Corporation Battery charging with lithium plating detection and battery degradation detection and separation
CN112444753A (en) * 2020-11-11 2021-03-05 北京理工大学 Impedance test method for lithium analysis detection of lithium ion battery
WO2023070335A1 (en) * 2021-10-26 2023-05-04 东莞新能源科技有限公司 Method for detecting lithium plating of electrochemical apparatus, and system and electrochemical apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10126367B2 (en) 2015-08-24 2018-11-13 Lg Chem, Ltd. Detection method of LI plating, method and apparatus for charging secondary battery and secondary battery system using the same
EP3261213A1 (en) * 2016-06-20 2017-12-27 Ningde Amperex Technology Limited Method and apparatus of battery charging
WO2021002898A1 (en) * 2019-06-29 2021-01-07 Intel Corporation Battery charging with lithium plating detection and battery degradation detection and separation
CN112444753A (en) * 2020-11-11 2021-03-05 北京理工大学 Impedance test method for lithium analysis detection of lithium ion battery
WO2023070335A1 (en) * 2021-10-26 2023-05-04 东莞新能源科技有限公司 Method for detecting lithium plating of electrochemical apparatus, and system and electrochemical apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3028054B1 (en) Estimation of the state of deterioration of an electric battery
EP1774353B1 (en) Method for managing a rechargeable battery storage
EP2144075B1 (en) Method for determining the level of charge in a battery being charged or uncharged with constant current
EP2087574B1 (en) Method for managing charging of a rechargeable battery
EP3443370B1 (en) Method for determining the value of parameters relating to the state of an accumulator of a battery, battery and electronic battery management system
EP2344900B1 (en) Method for determining the charging state of a battery in a charging or discharging phase
FR2963109A1 (en) METHOD FOR DETERMINING A PARAMETER OF AT LEAST ONE BATTERY ACCUMULATOR
EP3857639A1 (en) Method and device for measuring, in real time and in situ, thermodynamic data of a battery (enthalpy and entropy)
FR3090117A1 (en) ESH ESTIMATION AND SOC ESTIMATE OF AN ELECTROCHEMICAL ELEMENT
EP0729212B1 (en) Method for charging a lithium battery provided with a carbon anode
EP0119547A1 (en) Process for measuring the charging state of a battery and appliance for carrying out this process
EP3671243A1 (en) Method for determining the state of health of the cells of a battery
FR3160471A1 (en) METHOD FOR DETECTING LITHIUM FORMATION ON AN ELECTRODE IN A LITHIUM-ION BATTERY
FR2942882A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE CHARGE STATE OF AN ELECTROCHEMICAL SOURCE FOR THE ELECTRICAL TRACTION OF VEHICLES
EP3729118B1 (en) Method for determining a sequence of discharge currents applicable to a lithium-ion cell at a given temperature
EP3678255A1 (en) Method for calibrating a family of lithium-ion battery elements, charging method, associated computer program product and charging device
WO1981002066A1 (en) Method for measuring the charge state of an accumulator and device for implementing such method
EP3933423B1 (en) Method for testing one or a plurality of microbattery devices and system implementing the testing method
EP4101047B1 (en) Method of pulse charging with variable amplitude step
EP2697859A1 (en) Method for optimally charging an electrochemical battery
FR2934374A1 (en) Battery's e.g. lead-acid battery, maximum capacity determining method for motor vehicle, involves estimating value of maximum charge capacity of battery, where curve illustrating charge of battery based on charge state is straight line
EP4414728A1 (en) Battery capacity measurement
FR3075395A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE MAXIMUM DISCHARGE CURRENT APPLICABLE TO A LITHIUM-ION CELL AT A DATA TEMPERATURE
FR2934375A1 (en) Battery e.g. lithium iron phosphate/lithiated graphite battery, charging state determining method for photovoltaic field, involves determining charge state corresponding to measured current at end of test period using calibration curve

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20250926