CN102760914B - 一种锂离子动力电池配组方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电池领域，提供了一种锂离子动力电池配组方法，所述方法包括下述步骤：对待测电芯进行静态数据测试，剔除不达标电芯；对达标电芯进行动态数据测试；根据所述静态数据测试和动态数据测试的数据对电芯筛选配组。本发明通过结合电芯的静态、动态数据测试的数据，筛选出一致性良好的动力电芯，提高装配成组后的高电压、高容量电池组的整组效率和实际使用寿命。

Description

一种锂离子动力电池配组方法
技术领域
本发明属于电池领域，尤其涉及一种锂离子动力电池配组方法。
背景技术
现有技术中，电芯因制造工艺、流程、材料体系、温度环境、自动化程度、人员操作等因素的差异，同批次电池的诸多参数往往都存在着一定程度的差异。当电芯多结构串并联使用，以满足电池组高容量、高电压、高功率等技术要求时，这种差异会被放大，导致串并联之后的电池组效率降低，甚至急剧恶化。
目前，锂离子动力电池在配组过程中，多数是在静态搁置状态下，通过电压、内阻、容量等相关参数确定一定的配组标准，进而实现多电芯的串并联配组使用。该种配组方式因未考察电芯在实际充放电过程中的动态表现，在多电芯串并联使用时，往往会出现因一只或数只电芯不一致致使整组电池效率降低（放电容量降低、保护电压过高、充放电异常等情况）甚至整组失效等极端情况。
发明内容
本发明实施例提供一种锂离子动力电池配组方法，旨在解决锂离子动力电池在配组，因电芯一致性较差导致串并联使用时整组电池效率降低，甚至失效等极端问题。
本发明实施例是这样实现的，一种锂离子动力电池配组方法，所述方法包括下述步骤：
对待测电芯进行静态数据测试，剔除不达标电芯；
对达标电芯进行动态数据测试；
根据所述静态数据测试和动态数据测试的数据对电芯筛选配组。
本发明实施例通过结合电芯的静态、动态数据测试的数据，筛选出一致性良好的动力电芯，提高装配成组后的高电压、高容量电池组的整组效率和实际使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的锂离子动力电池配组方法实现流程图；
图2是本发明实施例提供的电芯静态数据测试的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的电芯动态数据测试的实现流程图；
图4是本发明实施例的一个示例提供的动态数据恒流恒压时间比图；
图5是本发明实施例的一个示例提供的恒流恒压容量比图；
图6是本发明实施例的一个示例提供的电芯静态数据测试所得数据图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的锂离子动力电池配组方法的实现流程，详述如下：
在步骤S101中，对待测电芯进行静态数据测试，剔除不达标电芯；
在步骤S102中，对达标电芯进行动态数据测试；
在步骤S103中，根据静态数据测试和动态数据测试的数据对电芯筛选配组。
图2示出了本发明实施例提供的电芯静态数据测试的实现流程，详述如下：
在步骤S201中，将批量下线的电芯采用分容设备分容，剔除容量不达标电芯；
作为本发明的一个实施例，采用分容设备分容时，可以在1C充电，0.5C放电，循环多次，例如3次，按照电芯标称容量的0.5%-1%进行分档，并记录最后一次的放电容量C1，剔除容量不达标电芯。
在步骤S202中，将分容后的电芯充电至SOC60%-100%，常温搁置48小时以上，高温老化12-24小时，待电芯稳定，测其电压V1、内阻R1；
在步骤S203中，剔除电压V1、内阻R1异常的电芯。
在本发明实施例中，电压V1、内阻R1异常的标准可依据不同体系的工艺制程控制指数来制定。
以36V10Ah锰酸锂电动自行车用动力电池为例，本电池组单体电芯325680钢壳电芯，标称容量10Ah，工作电压3.0-4.2V。根据静态数据测试的标准，记录相关静态数据，如下表所示：
图3示出了本发明实施例提供的电芯动态数据测试的实现流程，详述如下：
在步骤S301中，将经过常温或高温搁置后，趋于稳定态的电芯再次分容；
在本发明实施例中，将电芯在1C充放循环2-3次，分别记录两次充电状态下的恒流充电时间Tcc1、Tcc2，恒压充电时间Tcv1、Tcv2，恒流充电容量Ccc1、Ccc2、恒压充电容量Ccv1、Ccv2；
以上述示例为例，根据动态数据测试的数据，分别计算K1=Tcc1/Tcv1，K2=Tcc2/Tcv2，P1=Ccc1/Ccv1，P2=Ccc2/Ccv2，计算其平均值K=（K1+K2）/2，P=（P1+P2）/2。
动态数据测试的数据如下表所示：
绘制动态数据恒流恒压时间比、恒流恒压容量比如图4、图5所示。
在步骤S302中，对电池放电曲线进行拟合，绘制基准放电曲线，以基准放电曲线为标准，对放电曲线进行筛选对比；
在步骤S303中，结合动态数据测试和静态数据测试的数据，筛选出一致性较好的电池。
在本发明实施例中，结合步骤301中充电态的的K值、P值，步骤S302中的放电态的放电曲线，静态数据测试中的中的最后一次的放电容量C1、电压V1、内阻R1等动静态数据筛选出一致性较好的电池。
结合上述实例，根据动静态数据分析本发明实施例筛选配组结果：
1、静态条件下筛选的容量、内阻、电压均在同一档次的电芯，第一组电池平均单体容量均在10,400mAh以上，而整组容量只有9,956mAh，整组效率只有95.6%，在动态曲线中可以直观发现异常电芯充电态的差异；而第二组动、静态数据一致性良好，单体容量与第一组单体容量相差很小，整组放电容量却达到了10,245mAh，整组放电效率达到98.5%以上。
2、电池筛选配组时，以锰酸锂325,68010Ah钢壳电芯，1C充放电为例，实际K值区间在0.40-0.70之间，P值区间为2.8-6.0，在同组配组中，K值极差控制在0.07以内，P值极差控制在0.9以内。
3、采用上述动静态结合的筛选方法配组，实际测试用36V10Ah锰酸锂电芯，成组循环性能寿命470次，容量保持率88.3%。整组寿命预计会超过900次，说明该配组方法筛选出的电芯一致性较好，测试数据如图6所示。
在本发明实施例中，针对放电态曲线拟合问题，因从放电容量分档时可以大致区分，结合实际批量生产的情况，可对放电曲线拟合适当弱化。
本发明实施例的静态数据筛选中，在满足标称容量的0.5%分组后，可在配组使用时，在满足同档次优先配组的前提下，将临近档次结余电芯按照容量极差0.5%的标准，跨档配组使用，以提高电芯的利用率。
本发明实施例中在计算恒流恒压时间比、恒流恒压容量比参数时，若设备不具备此功能，可以将其简化为在相同的充放电制度下，考察直观的恒流充电时间、恒压充电时间、恒流充电容量、恒压充电容量等直观参数。
本发明实施例提出的配组方法，可以适用于锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂等锂离子电池体系。
本发明实施例通过结合电芯的静态、动态数据测试的数据，筛选出一致性良好的动力电芯，提高装配成组后的高电压、高容量电池组的整组效率和实际使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种锂离子动力电池配组方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
对待测电芯进行静态数据测试，剔除不达标电芯；
对达标电芯进行动态数据测试；
根据所述静态数据测试和动态数据测试的数据对电芯筛选配组；
所述对待测电芯进行静态数据测试，剔除不达标电芯，具体为：
采用分容设备分容时，在1C充电，0.5C放电，循环多次，按照电芯标称容量的0.5％-1％进行分档，并记录最后一次的放电容量C1，剔除容量不达标电芯；
所述对电芯进行动态数据测试的步骤具体为：
将电芯在1C充放循环2-3次，分别记录两次充电状态下的恒流充电时间Tcc1、Tcc2，恒压充电时间Tcv1、Tcv2，恒流充电容量Ccc1、Ccc2、恒压充电容量Ccv1、Ccv2，
根据动态数据测试的数据，分别计算K1＝Tcc1/Tcv1，K2＝Tcc2/Tcv2，P1＝Ccc1/Ccv1，P2＝Ccc2/Ccv2，计算其平均值K＝(K1+K2)/2，P＝(P1+P2)/2；
结合充电态的K值、P值、放电态的放电曲线，静态数据测试中的最后一次的放电容量C1、电压V1、内阻R1，筛选出一致性较好的电池。
2.如权利要求1所述的锂离子动力电池配组方法，其特征在于，所述对待测电芯进行静态数据测试的步骤具体为：
将批量下线的电芯采用分容设备分容，剔除容量不达标电芯；
将分容后的电芯充电至SOC 60％-100％，常温搁置48小时以上，高温老化12-24小时，待电芯稳定，测其电压、内阻；
剔除电压、内阻异常的电芯。
3.如权利要求2所述的锂离子动力电池配组方法，其特征在于，所述对电芯进行动态数据测试的步骤具体为：
将经过常温或高温搁置后，趋于稳定态的电芯再次分容，并根据记录的动态测试数据绘制电池放电曲线；
对电池放电曲线进行拟合，绘制基准放电曲线，以所述基准放电曲线为标准，对放电曲线进行筛选对比；
结合动态数据测试和静态数据测试的数据，筛选出一致性较好的电池。
4.如权利要求1所述的锂离子动力电池配组方法，其特征在于，所述锂离子动力电池为锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料，或者钴酸锂锂离子电池。
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