CN102698968A - 分选锂离子动力电池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种分选锂离子动力电池的方法，主要包括选择模拟工况、电池检测、数据保存、选定容量范围及基准曲线、电池数据与基准进行比较、选出电池等步骤。本发明简化了锂离子动力电池的分选过程，分选质量高，使用方便。

Description

分选锂离子动力电池的方法

技术领域：

本发明涉及一种分选锂离子动力电池的方法，尤其涉及利用锂离子动力电池容量及结合电压特性曲线及电流特性曲线相分选锂离子动力电池的方法，属于电池检测分选技术领域。

背景技术：

随着锂离子动力电池使用优点的逐步体现，锂离子动力电池（不仅指单体电池，而且包括组合电池）的应用范围越来越广阔。锂离子动力电池组是由多只单体锂离子动力电池组装而成，因此只有组合成电池组的单体电池容量、内阻、表面温度、自放电率等特性参数均趋于一致，才能保证电池组的总容量高、使用寿命长，循环周次多。因此，对于锂离子动力电池进行组合前均需进行检测分选，而目前对锂离子动力电池分选主要为分容方法或按恒流充放下的电压、电流特性曲线分选，对于放电电流经常处于高低波动状态的锂离子动力电池来说，这样的分选方式将存在极大的局限，不能保证分选出的动力电池在实际工况运行中容量、内阻等特性上的一致。

发明内容：

本发明的目的是提供一种实施简便有效的锂离子动力电池的检测分选方法，通过利用锂离子动力电池的容量和在设定模拟工况充放电下的电压特性曲线及电流特性曲线相结合的方式，提高锂离子动力电池的分选效果，将性能相近的单体锂离子动力电池分组、组合，提高动力电池组的使用效果及使用寿命。

本发明所述的分选锂离子动力电池的方法主要包括以下步骤：

1、在充放电检测设备上选择设置电池的放电时间-电流模拟工况；

2、将锂离子动力电池放置在充放电检测设备上进行充放电过程检测，得到每只锂离子动力电池的容量和模拟工况下的充放电电压特性曲线及电流特性曲线，并将检测结果保存；

3、确定需分选的锂离子动力电池的容量范围；

4、将满足容量范围的锂离子动力电池按模拟工况下的电压特性曲线及电流特性曲线进行选择，选择一只符合使用要求的电池的电压特性曲线及电流特性曲线为基准曲线；

5、在基准曲线上按不同时间点分别选择若干对比点，并确定对比点处的偏差范围；

6、将每只电池的容量与确定的容量范围进行比较，并找出每只电池在特性曲线上与基准曲线上所有对比点相同的时间点处的一一对应点，对应点值与对比点值进行比较，筛选出符合确定的容量范围且每一对应点与对比点相比较时其值均在偏差范围内的锂离子动力电池。

上述方法的步骤5中，在基准曲线上应选择两个以上的对比点。

由上述方法选出的锂离子动力电池，在组成电池组时，由于每一单体电池的性能相近，电池的一致性高，使得电池组的使用效果好，电池组的寿命相对于未经筛选的电池组成的电池组的寿命要长。

本发明的优点在于：

1、优化了分选锂离子动力电池的过程：通过电池容量和模拟工况下的电压特性曲线及电流特性曲线相结合判断电池性能，使得分选出的动力电池更能符合实际工况要求。

2、分选效果更优：采用容量并结合模拟工况下的电压特性曲线及电流特性曲线的分选方法可以使分选出的锂离子动力电池具有高度一致性。

3、使用方便：分选过程中只需根据需要，任意选择所需分选电池的容量范围及曲线偏差即可对电池进行分选。

本发明的锂离子动力电池的检测分选方法可广泛用于汽车、摩托车等用的动力电池组的制作过程中。

附图说明：

图1为本发明分选锂离子动力电池方法的方框图

图2为实施例1的锂离子动力电池在模拟工况下的充放电特性曲线的示意图

图3为实施例1中一组锂离子动力电池在模拟工况下的放电电压特性曲线图

图4为图3中5点处的局部放大图

图5为实施例2的锂离子动力电池在模拟工况下的充放电基准曲线及允许的范围偏差图

图6为图5中2点处的局部放大图

图7为图5中5点处的局部放大图

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

待分选电池为IFP186596型磷酸铁锂动力电池，额定容量为8Ah。按图1所示的方法步骤分选电池组。

首先选择模拟工况：充放电模拟工况选用国家标准“QC/T743-2006电动汽车用锂离子蓄电池”中提出的简单模拟工况，其充电制度为：在20℃±5℃条件下以1I₃（A）恒流充电至电池电压达到3.7V时转为恒压充电，充电至电流将至0.1I₃时停止充电，静置30min后进行模拟工况放电，具体放电步骤如下表所示。

简单模拟工况充放电阶段

检测锂离子动力电池：检测绘制锂离子动力电池在模拟工况下的放电电压特性曲线如图2所示，横坐标为时间（min），纵坐标为电压（V）和电流（A），其曲线可分为充电阶段A和四个模拟工况放电阶段B、C、D、E，并且每个阶段包括三个操作步骤，整个过程共为15步，用时约450min。在分选锂离子动力电池时可以选择电压特性曲线上不同阶段不同步骤下的若干点为将对比点在基准点设定偏差范围内的动力电池分选出来。

若干只待测的锂离子动力电池放置在电池充放电检测装置上进行检测，得到电池的恒流放电容量和模拟工况充放电下的电压特性曲线与电流特性曲线，如图3所示，横坐标为时间T，纵坐标为电压V和电流I，选取曲线上每步骤的中间时刻作为对比点，如图3中的点1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15所示，限于篇幅，只给出B阶段中5点的电压特性曲线局部放大图，如图4所示，其他各点以此类推。

确定所选电池容量范围：电池容量范围为8540—8560mAh，选出六只电池，编号分别为：a、b、c、d、e、f，其容量如下表：

各电池容量列表

电池	a	b	c	d	e	f
							容量/mAh	8559	8548	8551	8542	8553	8559

电流特性曲线只有在恒压充电阶段有差别，在其他各充放电阶段电流均为恒定值，将各电池在恒压充电阶段中间时刻的电流值列表如下：

各电池恒压充电中间时刻的电流值（A）

电压特性曲线在只有恒压充电阶段为恒定值3.7V，而其他各充放电阶段电压值均存在差异，将各电池除恒压充电阶段的电压值除外的各阶段中间时刻的电池电压值列表如下：

各电池不同充放阶段中间时刻的电压值（V）

确定基准曲线及对比点：根据上面的表中的电池电压、电流数值，选定电池a的电压特性曲线及电流特性曲线为基准曲线，恒压充电中间时刻2点处的电流偏差范围为±50mA；恒流充电阶段及模拟工况放电过程中各1I3放电阶段中间时刻1、4、7、10、13点以及静置阶段中间时刻3、6、9、12、15点处的电压偏差范围为±20mV；模拟工况放电过程中各9I3放电阶段中间时刻5、8、11、14点处的电压偏差为±50mV。

其他电池与电池a的基准曲线进行比较：电池b的恒压充电中间时刻2点处的电流与电池a对应点处的电流偏差不在±50mA范围以内；恒流充电阶段及模拟工况放电过程中各1I3放电阶段中间时刻1、4、7、10、13点以及静置阶段中间时刻3、6、9、12、15点处的电压值与电池a对应点处的电压偏差范围为±20mV；模拟工况放电过程中各9I3放电阶段中间时刻5、8、11、14点处的电压与电池a对应点处的电压偏差为为±50mA，因此电池b不是所选电池。以此类推，电池c、d、e、f用同样的方式进行分选。

分选结果：电池c、d、e、f为所选电池，用电池a、c、d、e、f组合成锂离子动力电池组可以保证其质量。

实施例2

用实施例1的方法，已选出电池g、h、i、j的容量范围在8790-8810mAh，其充放电特性曲线输入计算机，选择电池g的充放电特性曲线为基准曲线，恒压充电中间时刻2点处的电流偏差范围为±50mA；恒流充电阶段及模拟工况放电过程中各1I3放电阶段中间时刻1、4、7、10、13点以及静置阶段中间时刻3、6、9、12、15点处的电压偏差范围为±20mV；模拟工况放电过程中各9I3放电阶段中间时刻5、8、11、14点处的电压偏差为±50mV，如图5所示，由此得到电压上限Ⅰ、电压下限Ⅱ、电流上限Ⅲ、电流下限Ⅳ和基准线g，将电池h、i、j的充放电特性曲线与电池g的基准曲线范围比较，图6、7所示为电池h与基准曲线范围比较，其曲线在基准曲线范围以内，所以电池h为所选电池，电池i、j用同样的方式进行分选，这些过程均由检测设备自动计算完成。

Claims (2)

1.一种分选锂离子动力电池的方法，其特征在于主要包括以下步骤：

1）在充放电检测设备上选择设置电池的放电时间-电流模拟工况；

2）将锂离子动力电池放置在充放电检测设备上进行充放电过程检测，得到每只锂离子动力电池的容量和模拟工况下的充放电电压特性曲线及电流特性曲线，并将检测结果保存；

3）确定需分选的锂离子动力电池的容量范围；

4）将满足容量范围的锂离子动力电池按模拟工况下的电压特性曲线及电流特性曲线进行选择，选择一只符合使用要求的电池的电压特性曲线及电流特性曲线为基准曲线；

5）在基准曲线上按不同时间点分别选择若干对比点，并确定对比点处的偏差范围；

6）将每只电池的容量与确定的容量范围进行比较，并找出每只电池在特性曲线上与基准曲线上所有对比点相同的时间点处的一一对应点，对应点值与对比点值进行比较，筛选出符合确定的容量范围且每一对应点与对比点相比较时其值均在偏差范围内的锂离子动力电池。

2.根据权利要求1所述的一种分选锂离子动力电池的方法,其特征还在于：步骤5中，在基准曲线上应选择不少于两个对比点。

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