(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210431991.3 (22)申请日 2022.04.22 (71)申请人 山东省科学院激光研究所 地址 272071 山 东省济宁市高新区海川路 46号山东省科学院激光研究所综合楼 (72)发明人 王蒙　闵力　李淑娟　赵文安　 杨元元　张绪成　 (74)专利代理 机构 北京弘权知识产权代理有限 公司 11363 专利代理师 逯长明　许伟群 (51)Int.Cl. G01N 21/17(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种锂电池 枝晶生长 状态监测装置及方法 (57)摘要 本申请实施例提供的锂电池枝晶生长状态 监测装置及方法， 装置包括光纤耦合器通过光纤 与激光二极管、 出光检测光电二 极管和光环形器 连接， 出光信号放大电路系统与出光检测光电二 极管、 信号处理和解调系统和激光二极管控制电 路系统连接， 激光二极管控制电路系统与信号处 理和解调系统、 激光二极管连接， 光环形器通过 光纤与光纤传感探头、 返回光检测光电二极管连 接， 返回光信号放大电路系统与返回光检测光电 二极管、 信号处理和解调系统连接， 温度补偿信 号放大电路系统与温补光电二极管、 信号处理和 解调系统连接， 信号处理和解调系统与总线连 接， 装置中各个组成部分均价格较低且体积较 小， 锂电池枝晶生长状态监测装置的价格降低且 便于集成与锂电池内部 。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114689516 A 2022.07.01 CN 114689516 A 1.一种锂电池枝晶生长状态监测装置， 其特征在于， 包括： 总线(1)、 信号处理和解调系 统(3)、 电信号导线(4)、 出光信号放大电路系统(5)、 激光二极管控制电路系统(6)、 返回光 信号放大电路系统(7)、 温度补偿信号放大电路系统(8)、 温补光电二极管(9)、 出光检测光 电二极管(10)、 返回光检测光电二极管(11)、 激光二极管(12)、 光纤(13)、 光纤耦合器(14)、 光环形器(15)和光纤传感探 头(17)， 所述光纤耦合器(14)的进光端通过所述光纤(13)与所述激光二极管(12)相连接， 所述 光纤耦合器(14)的一个出光端通过所述光纤(13)与所述出光检测光电二极管(10)相连接， 所述出光检测光电二极管(10)通过所述电信号导线(4)与所述出光信号放大电路系统(5) 相连接， 所述出光信号放大电路系统(5)通过所述电信号导线(4)与所述信号处理和解调系 统(3)相连接， 所述出光信号放大电路系统(5)通过所述电信号导线(4)与所述激光二极管 控制电路系统(6)相连接， 所述激光二极管控制电路系统(6)通过所述电信号导线(4)与所 述信号处 理和解调系统(3)、 所述激光 二极管(12)相连接； 所述光纤耦合器(14)的另一个出光端通过所述光纤(13)与所述光环形器(15)相连接， 所述光环形器(15)通过所述光纤(13)与所述光纤传感探头(17)、 所述返回光检测光电二极 管(11)相连接， 所述返回光检测光电二极管(11)通过所述电信号导线(4)与所述返回光信 号放大电路系统(7)相连接， 所述返回光信号放大电路系统(7)通过所述电信号导线(4)与 所述信号处 理和解调系统(3)相连接； 所述温补光电二极管(9)通过所述电信号导线(4)与所述温度补偿信号放大电路系统 (8)相连接， 所述温度补偿信号放大电路系统(8)通过所述电信号导线(4)与所述信号处理 和解调系统(3)相连接， 所述信号处 理和解调系统(3)与所述总线(1)相连接 。 2.根据权利要求1所述的锂电池枝晶生长状态监测装置， 其特征在于， 还包括金属外壳 (2)， 所述金属外壳(2)内设有所述信号处理和解调系统(3)、 所述电信号导线(4)、 所述出光 信号放大电路系统(5)、 所述激光二极管控制电路系统(6)、 所述返回光信号放大电路系统 (7)、 所述温度补偿信号放大电路系统(8)、 所述温补光电二极管(9)、 所述出光检测光电二 极管(10)、 所述返回光检测光电二极管(11)、 所述激光二极管(12)、 所述光纤(13)、 所述光 纤耦合器(14)和所述 光环形器(15)。 3.根据权利要求1所述的锂电池枝晶生长状态监测装置， 其特征在于， 还包括塑料套管 (16)， 所述 光纤传感探 头(17)的周向方向外设有所述塑料套管(16)。 4.根据权利要求1所述的锂电池枝晶生长状态监测装置， 其特征在于， 所述光纤传感探 头(17)包括 光纤段(18)和探 头(19)， 所述 光纤段(18)与所述探 头(19)相连接 。 5.根据权利要求4所述的锂电池枝晶生长状态监测装置， 其特征在于， 所述探头(19)一 端为圆柱， 所述探头(19)另一端为直角锥体， 所述探头(19)的圆柱端与所述光纤段(18)通 过光学胶粘接或熔融连接 。 6.根据权利要求5所述的锂电池枝晶生长状态监测装置， 其特征在于， 所述探头(19)为 石英玻璃探 头、 金刚石探 头、 蓝宝石探 头和微加工光纤探 头中的任意 一种。 7.一种锂电池枝晶生长状态监测方法， 其特 征在于， 包括： 将光纤传感探头浸润 于锂电池负电极周围的电解液内， 光纤耦合器将激光二极管发出 的光分为第一分光和第二分光， 光环形器和光纤将所述第一分光传递至光纤传感探头， 光 纤将所述第二分光传递至出光检测光电二极管；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114689516 A 2将光纤传感探头反射的光称为返回光， 将所述返回光通过光纤和光环形器传递至返回 光检测光电二极管， 所述返回光检测光电二极管将返回光的光信号转换为返回光的电信 号， 返回光信号放大电路系统将所述返回光的电信号放大为第一放大电信号， 将所述第一 放大电信号传递至信号处 理和解调系统； 出光检测光电二极管检测所述第 二分光的出光变化量， 并将所述出光变化量的光信号 转换为出光变化量的电信号， 出光信号放大电路系统将所述出光变化量的电信号放大为第 二放大电信号， 将所述第二 放大电信号传递至所述信号处 理和解调系统； 温补光电二极管将环境影响的光信号转换为环境影响的电信号， 温度补偿信号放大电 路系统将所述环境影响的电信号放大为第三放大电信号， 将所述第三放大电信号传递至所 述信号处 理和解调系统； 所述信号处理和解调系统对所述第 一放大电信号、 所述第 二放大电信号和所述第 三放 大电信号进行信号处理和解调， 将信号处理和 解调后的所述第一放大电信号、 所述第二放 大电信号和所述第三 放大电信号 通过总线上传； 所述信号处理和解调系统将信号处理和解调后的所述第三放大电信号传递至所述激 光二极管控制电路系统， 出光信号放大电路系统将所述第二放大电信号传递至所述激光二 极管控制电路系统， 所述激光二极管控制电路系统根据所述第二放大电信号和信号处理和 解调后的所述第三 放大电信号， 调节所述激光 二极管的输出光功率。 8.根据权利要求7所述的锂电池枝晶生长状态监测方法， 其特征在于， 所述出光信号放 大电路系统将所述出光变化 量的电信号 放大为第二 放大电信号， 包括： 将所述第二放大电信号作为所述信号处理和解调系统 的参考信号， 将所述第 二放大电 信号作为所述激光 二极管控制电路系统的反馈信号。 9.根据权利要求7所述的锂电池枝晶生长状态监测方法， 其特征在于， 所述激光二极管 控制电路系统根据所述第二放大电信号和信号处理和解调后的所述第三放大电信号， 调节 所述激光 二极管的输出光功率前， 包括： 所述总线通过 所述激光 二极管控制电路系统设定所述激光 二极管的初始输出光功率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114689516 A 3