CN102303023B - 磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法。该方法为：1、充电到＜70%SOC/；2、存放一段时间，该段时间称之为稳定时间；3、测试电池的开路电压，本步所测得的电压称之为V1；4、存放一段时间，该段时间称之为自放电时间；5、测试电池的开路电压，本步所测得的电压称之为V2；6、计算电池的电压下降量，电压下降量称之为△V,△V=V1-V2；7、△V大于标准值的电池判定为不合格品，△V小于等于标准值的电池判定为良品。本发明不需要高温老化即可在短时间内分选出磷酸铁锂电池自放电性能，解决了现有的分选方法需要采用高温老化加速放电速度的方法来缩短检测时间所导致的检测成本高的问题。

Description

磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法
技术领域
本发明涉及锂电池自放电特性的检测分选方法，尤其涉及一种磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法。
背景技术
考虑到石油资源的有限性和环境污染问题，动力蓄电池得到了前所未有的发展。而磷酸铁锂电池以其高功率、长寿命和安全性作为动力蓄电池得到不断发展，目前磷酸铁锂电池的一致性是制约整个动力电池发展的重要因素。由于原材料及电池生产过程中不可避免的带入金属杂质及粉尘，这些金属杂质及粉尘将直接影响成品电池自放电的一致性，从而影响包装后电源模块的循环寿命。所以，在电池成品后必须进行自放电分选。
在中国专利申请号公布号为CN101907688A，名称为“一种锂离子电池电性能一致性的检测方法”的专利文献中公开了一种锂离子电池自放电特性的分选方法，该方法为将电池充电至满电状态，在20℃到30℃度的环境温度下稳定0.5到2天，测出电池的第一个电压值，然后在40℃到90℃的环境稳定小高温老化2到7天，然后测出电池的第二个电压值，根据两次的电压差与标准值进行比较，大于10到30毫伏的为不合格品。该专利的测量方法有以下不足，采用传统的将电池充电到满电状态即100%SOC时进行测试，为了克服锂电池满电状态且在下自放电速度缓慢的特性所导致的需要存放较长的时间才能分辨出即才具有较高的分辨率的问题，采用在高温环境下老化来加速自放电速度，以缩短检测时间，故该分选方法需要制作高温老化室，因此增加了检测成本，充电到满电状态既耗费时间又耗费电能。
发明内容
本发明提供了一种不需要高温老化即可在短时间内分选出磷酸铁锂电池自放电性能的磷酸铁锂电池自放电分选方法，解决了现有的分选方法需要采用高温老化加速放电速度的方法来缩短检测时间所导致的检测成本高的问题。
以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法：
第一步，充电到＜70%SOC；
第二步，存放一段时间，该段时间称之为稳定时间；
第三步，测试电池的开路电压，本步所测得的电压称之为V1；
第四步，存放一段时间，该段时间称之为自放电时间；
第五步，测试电池的开路电压，本步所测得的电压称之为V2;
第六步，计算电池的电压下降量，电压下降量称之为△V, △V=V1-V2；
第七步，根据△V的大小来对电池进行分选，△V大于标准值的电池判定为不合格品，△V小于等于标准值的电池判定为良品。“SOC”是“state of charge”的缩写为荷电状态的意思，故70%SOC指电池剩余电量百分比为70%的意思（下同），。通过分析研究，发现磷酸铁锂电池的自放电速度有如下特点，剩余电量越小，在相同时间内电压下降的值越大，电量相同时，存放的时间越长则电压下降值越大，故本发明通过只将磷酸铁锂电池充电到小于70%SOC，在较短的自放电时间内，电压下降值就具有足够的分辨率，能够区分出自放电特性的差异性。
作为优选，所述稳定时间为1到10小时。在1到10小时的时间内，磷酸铁锂电池的开路电压就能稳定在一个较稳定的值，因此将稳定时间选定为1到10小时，使分选结果准确性高。
作为优选，所述自放电时间为3到15天。虽然自放电时间越长，电压下降量会越大，但自放电3到15天所产生的电压下降量就具有足够的分辨率，故选用3到15天既能在可较高的分辨率的前提下缩短分选时长。
作为优选，在第一步中充电到0-15%SOC。
本发明具有下述优点，选择非满电状态进行自放电特性分选，提高了分选精度，缩短了分选时间，降低了分选成本，分选方法简单、可靠、快速。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为不同荷电状态下电压下降量随时间变化的折线图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的对磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法的工艺流程图，参见图1：
1、将磷酸铁锂电池充电到一定的荷电状态，荷电状态＜70%SOC；
2、稳定一段时间；
3、测试开路电压值，用V1表示；
4、自放电一段时间；
5、测试开路电压，用V2表示；
6、计算出电压下降量，用△V表示，△V=V1-V2；
7、将△V与标准值进行比较，△V小于等于标准值的判定为良品，即自放电特性符合要求，△V大于标准值的判定为不良品，即自放电特性不符合要求。
将第一组200只磷酸铁锂电池充电到0%SOC测得的在不同的存放时间下的电压平均值、将第二组200只磷酸铁锂电池充电到5%SOC测得的在不同的存放时间下的电压平均值、将第三组200只磷酸铁锂电池充电到10%SOC测得的在不同的存放时间下的电压平均值、将第四组200只磷酸铁锂电池充电到15%SOC测得的在不同的存放时间下的电压平均值、将第五组200只磷酸铁锂电池充电到100%SOC测得的在不同的存放时间下的电压平均值的数据如表1。从表一中可以看出，磷酸铁锂电池充电存放1到10小时时，电压值达到了一个稳定的值，也即此时所测得的电压值能准确反应磷酸铁锂电池的初始值。
将各荷电状态下在1到10小时内所测得的电压平均值当作初始电压、将各时间点所测得的开路电压减去初始电压所得的电压差为纵坐标，自放电时间为横坐标所得的折线图如图2。从图2可以看出，自放电时间相同时，满电状态即充电到100%SOC时的电压变化量较小，而充电到0-15%SOC时的电压变化量就较大，且荷电状态越低，分辨率越高。因此为了能在较短的存放时间内使分选时具有较高的分辨率，也即存放较短的时间就能分选出磷酸铁锂电池的自放电特性，可以通过将磷酸铁锂电池在较低的荷电状态下进行自放电特性测试即可。较之现有的通过高温老化缩短自放电时间而言，简单易行、检测成本低。
实施例一，将10只磷酸铁锂电池充电到15%SOC，稳定10小时后并分别测量出自放电时间为5天时的电压下降值、自放电为10天时的电压下降值、自放电时间为15天时的电压下降值，并按照对应的电压下降标准进行分选所得的数据如表2所示。
实施例二，将10只磷酸铁锂电池充电到10%SOC，稳定3小时后并分别测量出自放电时间为5天时的电压下降值、自放电为10天时的电压下降值、自放电时间为15天时的电压下降值，并按照对应的标准进行分选所得的数据如表3所示。
实施例三，将10只磷酸铁锂电池充电到5%SOC，稳定7小时后并分别测量出自放电时间为5天时的电压下降值、自放电为10天时的电压下降值、自放电时间为15天时的电压下降值，并按照对应的标准进行分选所得的数据如表4所示。
实施例四，将10只磷酸铁锂电池充电到0%SOC，稳定1小时后并分别测量出自放电时间为5天时的电压下降值、自放电为10天时的电压下降值、自放电时间为15天时的电压下降值，并按照对应的标准进行分选所得的数据如表5所示。
表1、不同荷电状态下电压值随时间变化的数据表
表中电压的单位为毫伏
时间 0%SOC 5%SOC 10%SOC 15%SOC 100%SOC
0min 2.000 3.150 3.200 3.250 3.650
10min 2.600 3.145 3.196 3.245 3.510
20min 2.850 3.142 3.194 3.243 3.465
30min 2.900 3.140 3.191 3.241 3.400
40min 2.920 3.138 3.190 3.237 3.340
50min 2.940 3.136 3.189 3.228 3.348
60min 3.049 3.130 3.183 3.225 3.346
70min 3.049 3.130 3.183 3.225 3.346
80min 3.049 3.129 3.183 3.225 3.346
2h 3.050 3.130 3.183 3.225 3.346
3h 3.050 3.130 3.182 3.224 3.346
4h 3.049 3.129 3.182 3.224 3.345
6h 3.049 3.129 3.182 3.224 3.345
8h 3.050 3.129 3.182 3.224 3.345
10h 3.050 3.130 3.182 3.224 3.345
12h 3.047 3.129 3.181 3.223 3.344
18h 3.046 3.128 3.181 3.223 3.344
1d 3.046 3.128 3.180 3.222 3.344
2d 3.044 3.126 3.180 3.222 3.344
3d 3.043 3.125 3.179 3.221 3.343
5d 3.041 3.122 3.176 3.219 3.343
7d 3.039 3.120 3.174 3.217 3.343
10d 3.037 3.118 3.173 3.216 3.343
15d 3.032 3.116 3.170 3.213 3.342
表2、充电到15%SOC时进行分选的数据表
表中电压的单位为毫伏
电池序号 5天电压降 标准≤5.5mV 标准≤6mV 10天电压降 标准≤9mV 标准≤10mV 15天电压降 标准≤12mV 标准≤13mV
1 5.393 良品 良品 8.281 良品 良品 11.618 良品 良品
2 4.957 良品 良品 8.420 良品 良品 11.751 良品 良品
3 5.414 良品 良品 8.683 良品 良品 11.73 良品 良品
4 5.370 良品 良品 8.385 良品 良品 11.645 良品 良品
5 5.349 良品 良品 8.127 良品 良品 11.59 良品 良品
6 5.992 不良品 良品 9.681 不良品 良品 12.677 不良品 良品
7 5.396 良品 良品 8.330 良品 良品 11.651 良品 良品
8 6.681 不良品 不良品 11.386 不良品 不良品 15.688 不良品 不良品
9 5.425 良品 良品 8.368 良品 良品 11.71 良品 良品
10 4.850 良品 良品 7.523 良品 良品 11.886 良品 良品
表3、充电到10%SOC时进行分选的数据表
表中电压的单位为毫伏
电池序号 5天电压降  标准≤7mV 标准≤8mV 10天电压降 标准≤10mV 标准≤11mV 15天电压降 标准≤14mV 标准≤15mV
1 5.893 良品 良品 9.236 良品 良品 12.539 良品 良品
2 7.682 不良品 良品 11.386 不良品 不良品 17.125 不良品 不良品
3 6.125 良品 良品 9.524 良品 良品 12.935 良品 良品
4 6.340 良品 良品 9.823 良品 良品 13.152 良品 良品
5 6.291 良品 良品 9.486 良品 良品 12.638 良品 良品
6 6.584 良品 良品 9.015 良品 良品 12.065 良品 良品
7 6.190 良品 良品 8.924 良品 良品 11.896 良品 良品
8 6.723 良品 良品 10.120 不良品 良品 14.253 不良品 良品
9 6.516 良品 良品 9.892 良品 良品 13.256 良品 良品
10 6.089 良品 良品 9.180 良品 良品 12.54 良品 良品
表4、充电到5%SOC时进行分选的数据表
表中电压的单位为毫伏
电池序号 5天电压降 标准≤8mV 标准≤9mV 10天电压降 标准≤12mV 标准≤13mV 15天电压降 标准≤15mV 标准≤16mV
1 6.592 良品 良品 10.135 良品 良品 13.982 良品 良品
2 7.256 良品 良品 10.549 良品 良品 14.263 良品 良品
3 7.810 良品 良品 11.725 良品 良品 15.24 不良品 良品
4 7.159 良品 良品 10.610 良品 良品 14.823 良品 良品
5 7.623 良品 良品 10.821 良品 良品 14.935 良品 良品
6 7.423 良品 良品 10.373 良品 良品 14.152 良品 良品
7 8.569 不良品 良品 12.240 不良品 良品 16.823 不良品 不良品
8 7.476 良品 良品 10.712 良品 良品 14.463 良品 良品
9 7.453 良品 良品 10.690 良品 良品 14.882 良品 良品
10 7.516 良品 良品 10.942 良品 良品 14.955 良品 良品
表5、充电到0%SOC时进行分选的数据表
表中电压的单位为毫伏
电池序号 5天电压降 标准≤10mV 标准≤11mV 10天电压降 标准≤14mV 标准≤15mV 15天电压降 标准≤19mV 标准≤20mV
1 8.563 良品 良品 12.960 良品 良品 17.682 良品 良品
2 8.796 良品 良品 13.138 良品 良品 18.155 良品 良品
3 9.130 良品 良品 13.563 良品 良品 18.936 良品 良品
4 9.242 良品 良品 13.025 良品 良品 18.553 良品 良品
5 8.666 良品 良品 13.421 良品 良品 18.66 良品 良品
6 9.110 良品 良品 13.482 良品 良品 18.723 良品 良品
7 8.789 良品 良品 13.009 良品 良品 18.546 良品 良品
8 8.900 良品 良品 13.297 良品 良品 18.624 良品 良品
9 9.362 良品 良品 13.628 良品 良品 18.545 良品 良品
10 10.658 不良品 良品 14.008 不良品 良品 20.346 不良品 良品

Claims (4)

1. 一种磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法，其特征在于：
第一步，充电到＜70%SOC；
第二步，存放一段时间，该段时间称之为稳定时间；
第三步，测试电池的开路电压，本步所测得的电压称之为V1；
第四步，存放一段时间，该段时间称之为自放电时间；
第五步，测试电池的开路电压，本步所测得的电压称之为V2;
第六步，计算电池的电压下降量，电压下降量称之为△V, △V=V1-V2；
第七步，根据△V的大小来对电池进行分选，△V大于标准值的电池判定为不合格品，△V小于等于标准值的电池判定为良品。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法，其特征在于，所述稳定时间为1到10小时。
3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法，其特征在于，所述自放电时间为5到15天。
4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池自放电性能的检测分选方法，其特征在于，在第一步中充电到0-15%SOC。
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