CN103487758A - 一种锂离子电池配组方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池配组方法，步骤如下：未配组电池进行充电至原始容量C0，进行C1，C2，V0检测，计算C1，C2标准差和利用C1、C2、V0控制差值配组；本方法以容量C1作为自放电率的判断依据，相比以电压差判断精确度更高。同批次电芯自放电率同时测量，相比电压逐个测量方法避免了因电池下柜后测量时间不同，电池极化作用消失导致准确度不高的缺点。

Description

一种锂离子电池配组方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池配组方法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、放电倍率大、循环寿命长等性能优点，是一种绿色、环保的化学储能装置，被广泛应用于电动汽车、电动工具、后备电源、储能电站等。锂离子电池的应用通常需要将数只或数十只甚至上百只锂离子电池单体串联成组使用。由于用于制造锂离子电池材料及制造工艺的缺陷，锂离子电池单体间存在性能差异。性能差异的电池单体被串到一起使用时，电池组寿命往往表现不理想。
影响锂离子电池配组一致性差异的因素有自放电率、容量、串联电池单体初始状态等。目前，电池组配组方法通常通过测量电池半电储存一短时间电压差的方法，判断自放电率的差异进行配组。由于电池半电状态电压随容量变化缓和，这种方法精确度不足。按容量分级配组方法往往比较复杂、操作性差，生产效率低。
发明内容
本发明提供一种锂离子电池配组方法，优化配组流程。通过对影响电池组关键参数筛选，提高电池组内单体一致性。
一种锂离子电池配组方法，步骤如下：
1.将同一批次电芯充电至原始容量C0；
2.将电芯搁置一段时间；
3.搁置后的电芯以恒定电流进行放电至放电截止电压，记录其放电容量为C1；然后以相同恒定电流充电至截止电压，再以截止电压恒压充电至电流为0.01～0.2C；
4.电芯进行放电至放电截止电压，记录容量C2；然后充电至原始容量C0，记录终止电压V0；
5.记录本批次各电芯C1、C2容量与批次所有电芯C1、C2容量平均值的差值C1平均和C2平均，并与批次C1、C2容量标准差进行比较；按照如下公式
计算各容量数值：
Figure BDA0000382794000000021
上式中，i表示批次中第i只电芯；N为批次电芯总数；C1i表示第i只电芯C1放电容量；C2i表示第i只电芯C2放电容量；k、l为系数，数值为0.5～3，该系数越小表示筛选要求越严格，越大表示筛选要求越宽松；
如某一电芯容量数值满足公式时，将该电芯剔除不进行配组，并将本电芯返回步骤1进行重新配组；
6.未满足公式的电芯按电芯间C1、C2、V0差值进行配组，电芯间差值符合控制值时分入同一组；所有电芯配完组后，未满足控制值的电芯返回步骤1并与下一批次的电芯进行配组。
本配组方法步骤1和4中，均以恒定电流进行充电和放电，所述的恒定电流和步骤3）所述的恒定电流的倍率为0.2～1C。
步骤1和4中所述的原始容量C0为额定容量的40%～70%。
步骤2中所述搁置时间不少于72小时；步骤6中所述的控制值为C1容量差小于0.050Ah，C2容量差小于0.050Ah，V0电压差小于0.005V。
本方法以容量C1作为自放电率的判断依据，相比以电压差判断精确度更高。同批次电芯自放电率同时测量，相比电压逐个测量方法避免了因电池下柜后测量时间不同，电池极化作用消失导致准确度不高的缺点。以个体电芯自放电容量C1、放电容量值C2与整批次电芯的容量平均值、标准偏差比较剔除不良品，判断更准确，降低不良电芯被配入电池组的机率。配组后电芯容量处于相同容量、电压状态C0、V0，使同组电池内各电芯处于相同状态，提高了一致性。未能配组电池可以具有容量V0也可以与下一批次同一时间搁置的电芯再次进行配组，不需要再进行其它充放电过程，降低能耗。
附图说明
图1是本发明配组方法的流程图。
具体实施方式
根据实施例和附图对本发明对进一步的说明。
如图1所示，本发明配组方法的流程图，简述如下：
未配组电池进行充电至原始容量C0，将电芯搁置一段时间；
进行C1，C2，V0检测：搁置后的电芯进行放电至放电截止电压，记录其放电容量为C1；然后充电至充电截止电压，再以截止电压恒压充电至电流为0.01～0.2C；电芯进行放电至放电截止电压，记录容量C2；然后充电至原始容量C0，记录终止电压V0；
C1，C2标准差计算：记录本批次各电芯C1、C2容量与批次所有电芯C1、C2容量平均值的差值C1平均和C2平均，并与批次C1、C2容量标准差进行比较；按照如下公式计算各容量数值：
上式中，i表示批次中第i只电芯；N为批次电芯总数；C1i表示第i只电芯C1放电容量；C2i表示第i只电芯C2放电容量；k、l为系数，数值为0.5～3；如某一电芯容量数值满足公式时，将该电芯剔除不进行配组，并将本电芯返回步骤1与下一批次电芯进行重新配组。
利用C1、C2、V0控制差值配组：未满足公式的电芯按C1、C2、V0控制差值配组，电芯间差值符合控制值时分入同一组。
实施例1
将电芯以0.5C电流充入60%额定容量，即6Ah。搁置7天后，将电芯重新上柜，以0.5C电流放电至放电截止电压2.7V，记录放电容量为C1。以0.5C电流充电至充电截止电压3.65V，以3.65V恒压充电至电流小于1A。以0.5C电流放电至放电截止电压2.7V，记录放电容量为C2。以0.5C电流充入60%额定容量，并记录截止电压为V0。充电结束后将电池下柜。以C1作为自放电速率的依据。对电芯检测数据按本发明筛选公式进行筛选，剔除偏离总体较大的电芯后，按C1容量差为0.050Ah，C2容量差为0.050Ah，V0电压差为0.005V限制值进行配组。数据记录见表1。
设置筛选系数为k、l分别为2、2，根据筛选公式计算结果见表2。从表2中可以看出E2500014、E2500020、E2500025不能进行配组。
按照C1容量差为0.050Ah，C2容量差为0.050Ah，V0电压差为0.005V限制值进一步配组。配组结果见表3。
表1发明方法数据记录
Figure BDA0000382794000000041
Figure BDA0000382794000000051
表2电芯筛选结果
Figure BDA0000382794000000052
Figure BDA0000382794000000061
表3配组结果
对比例1
传统方法
将电芯以0.5C电流充入60%额定容量，即6Ah。电池下柜12小时后测试电池开路电压，并记录为V1。搁置7天后测试电池开路电压，记录为V2。将电芯重新上柜，以0.5C电流放电至放电截止电压2.7V。以0.5C电流充电至充电截止电压3.65V，以3.65V恒压充电至电流小于1A。以0.5C电流放电至放电截止电压2.7V，记录放电容量为C2。以0.5C电流充入60%额定容量。充电结束后将电池下柜。以V1-V2值作为电芯自放电速率的依据。数据见表1，并于本发明方法数据进行比较。
表1传统方法与发明方法数据记录
Figure BDA0000382794000000081
Figure BDA0000382794000000091
电压V1、V2和V1-V2为传统方法记录数据，放电容量C1、放电容量C2和电压V0为本发明方法记录数据。
表1中可以看出传统配组方法中检测电压差结果（V1-V2）最大差值为0.014V，最小值为0.011V，数值相差较小，目前设备对本区间的检测效率较低，不利于区分电芯的自放电速率差别。发明方法作以放电容量C1为自放电速率判断依据，检测结果中最大值为5.947，最小值为5.935。设备对本区间数值检测效率和准确度较高，更有利于对不同自放电速率的电芯进行筛分配组。

Claims (6)

1.一种锂离子电池配组方法，其特征是，步骤如下：
1）将同一批次电芯充电至原始容量C0；
2）将电芯搁置一段时间；
3）搁置后的电芯以恒定电流进行放电至放电截止电压，记录其放电容量为C1；然后以相同恒定电流充电至截止电压，再以截止电压恒压充电至电流为0.01～0.2C；
4）电芯进行放电至放电截止电压，记录容量C2；然后充电至原始容量C0，记录终止电压V0；
5）记录本批次各电芯C1、C2容量与批次所有电芯C1、C2容量平均值的差值C1平均和C2平均，并与批次C1、C2容量标准差进行比较；按照如下公式计算各容量数值：
Figure FDA0000382793990000011
上式中，i表示批次中第i只电芯；N为批次电芯总数；C1i表示第i只电芯C1放电容量；C2i表示第i只电芯C2放电容量；k、l为系数，数值为0.5～3，该系数越小表示筛选要求越严格，越大表示筛选要求越宽松；如某一电芯容量数值满足公式时，将该电芯剔除不进行配组，并将本电芯返回步骤1）与下一批次的电芯进行重新配组；
6）未满足公式的电芯按电芯间C1、C2、V0差值进行配组，电芯间差值符合控制值时分入同一组，未满足控制值的电芯返回步骤1）并与下一批次的电芯进行配组。
2.如权利要求1所述的配组方法，其特征是：所述步骤1）和4）中，均以恒定电流进行充电和放电。
3.如权利要求1或2所述的配组方法，其特征是：所述的恒定电流和步骤3）所述的恒定电流的倍率为0.2～1C。
4.如权利要求1所述的配组方法，其特征是：所述步骤1）和4）中所述的原始容量C0为额定容量的40%～70%。
5.如权利要求1所述的配组方法，其特征是：所述步骤2）中所述搁置时间不少于72小时。
6.如权利要求1所述的配组方法，其特征是：所述步骤6）中的控制值为C1容量差小于0.050Ah，C2容量差小于0.050Ah，V0电压差小于0.005V。
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