CN103611692A - 一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法 - Google Patents

一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法。其步骤为：根据磷酸铁锂动力电池的性能参数对电池进行评定，将磷酸铁锂动力电池初步筛选成组；之后进行磷酸铁锂动力电池大电流测试，通过测试剔除电池组中电压异常的电池；最后进行磷酸铁锂动力电池自放电率筛选测试，通过测试剔除电压下降的电池，筛选出一致性较好的电池。通过本方法可以实现磷酸铁锂电池组电池容量、静态内阻、开路电压等参数的一致性；同时可实现磷酸铁锂电池组在大电流放电过程中电化学极化的一致性；还可快速实现磷酸铁锂电池组电池自放电率的一致性。

Description

一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法。
背景技术
锂离子动力电池作为动力源在使用过程中常常需要进行串并联配组成电池模块使用，但是由于原材料、制造工艺、生产设备及环境的原因会存在一致性的偏差问题，因而需要将性能相近的电池进行配组，如果配组不当，会造成电池性能下降，甚至发生起火爆炸等安全事故。现有电池的配组技术，主要以电池容量、开路电压、静态内阻等单参数或多参数为参考基准进行电池配组，如中国专利CN200510090831.3所公开的“一种储能锂电池组制造方法及一种储能锂电池组”，但该方法存在以下缺点：筛选时参考的内阻是静态内阻，电池在实际充放电过程中会发生一系列的电化学反应，存在极化内阻，相同容量的电池并不能同时充放电完全，因此会影响电池组容量发挥及循环寿命。针对上述缺点，中国的另一篇专利CN201010018161.5公开的“一种动力锂离子二次电池的配组方法”模拟了电池的实际使用情况，将多个电池串联起来放电，通过放电结束后的压差比较找出更加匹配的电池进行配组，通过该方法分选出来的电池具有更好的一致性，但是同样存在一定的缺点：动力电池往往需要大电流放电，大电流放电时电池内部的极化更大，仅通过放电末端电压无法剔除极化差异的电池，同时磷酸铁锂电池平台很稳，在高SOC容量时通过压差无法准确筛选出自放电率一致的电池。另外，在磷酸铁锂电池一致性配组筛选过程中如何引入快速自放电率一致性筛选也是本方法要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决目前磷酸铁锂电池配组筛选方法中存在的缺点，提供一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其具体步骤为：
（1）根据磷酸铁锂动力电池的性能参数对电池进行评定，将磷酸铁锂动力电池初步筛选成组；
（2）磷酸铁锂动力电池大电流测试，将步骤（1）中筛选出的电池串联成电池组，再将电池组与测试柜连接，按步骤进行测试，通过测试剔除电池组中电压异常的电池；
（3）磷酸铁锂动力电池自放电率筛选测试，将通过步骤（2）测试后的电池组搁置一段时间，每天测试各单体电池电压，观察电池电压的变化情况，剔除电压下降的电池，筛选出一致性较好的电池。
进一步，所述步骤（1）中磷酸铁锂动力电池成组的筛选至少满足以下条件：
A、查看磷酸铁锂动力电池化成分容数据，剔除电池容量小于标称容量的不合格电池；
B、电池筛选时，每组电池各单体电池之间的内阻差和电压差需达到按测试需要所设定的要求；
C、电池筛选时，电池各平台容量需达到按测试需要所设定的要求；
D、按平台筛选时，同组电池各平台容量差需达到按测试需要所设定的要求。
更进一步，所述步骤（2）中磷酸铁锂动力电池大电流测试的具体步骤为：
A、设置单体保护电压为V1，将N个电池串联成电池组后搁置一段时间T1；
B、将电池组进行恒流放电，放电电流为I1，放电至电压为V2×N；
C、继续对电池组进行恒流放电，放电电流为I2，放电至电压为V3×N；
D、再继续对电池组进行恒流放电，放电电流为I3，放电至电压为V4×N；
E、停止放电后，计算各单体电池之间的电压差，剔除电池使各单体电池的电压差符合平均电压为V2时的压差要求。
更进一步，所述步骤（3）中成组电池搁置时间为1-5天。
更进一步，所述步骤（2）中的步骤B中放电电流I1范围为1C-8C，放电电压V2范围为2.5-3.0V；步骤C中放电电流I2范围为0.5C-4C，放电电压V3范围为2.0-3.0V；步骤D中放电电流I3范围为0.01C-0.5C，放电电压V4范围为1.7-3.0V；C表示将一个电芯或电池放电1h，让其电压降到标称电压的截止点时所测得的电流；步骤B、C、D中放电电压V2、V3、V4需满足V2＞V3＞V4。
更进一步，所述步骤（2）中的步骤A中N个电池串联成电池组后搁置时间T1为0-1h。
本发明具有以下优点：通过本方法可以实现磷酸铁锂电池组电池容量、静态内阻、开路电压等参数的一致性；同时可实现磷酸铁锂电池组在大电流放电过程中电化学极化的一致性；还可快速实现磷酸铁锂电池组电池自放电率的一致性。
附图说明
图1为本发明具体实施例1的磷酸铁锂动力电池成组测试放电至平均电压为2.7V时各单体电池电压容量曲线。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1：
利用电池容量为50Ah磷酸铁锂动力电池，进行电池一致性配组筛选，可按照以下步骤进行：
（1）将磷酸铁锂动力电池筛选成组，至少满足以下条件：
A、查看电池化成分容数据，剔除容量小于50Ah的不合格电池；
B、电池筛选时，每组电池各单体电池之间的内阻差≤0.03mΩ，电压差≤20mV；
C、电池筛选时，电池各平台容量需达到以下要求，3.2V平台容量≥30Ah，3.1V平台容量≥40Ah，2.9V平台容量≥47.5Ah；
D、按平台筛选时，同组电池各平台容量差需达到以下要求，3.2V平台容量差≤2Ah，3.1V平台容量差≤1.5Ah，2.9V平台容量差≤1.25Ah，恒流充电容量差≤1Ah。
根据以上条件，筛选出20个符合条件的磷酸铁锂动力电池，并按顺序编号。
（2）磷酸铁锂动力电池大电流测试，将步骤（1）中筛选成组的电池串联，再将电池组与测试柜连接，按以下步骤开始测试：
A、设置单体保护电压为1.5V，将20个电池串联成电池组后搁置10min；
B、将电池组进行恒流放电，放电电流设置为200A，放电至电压为2.7×20V；
C、继续对电池组进行恒流放电，放电电流设置为100A，放电至电压为2.1×20V；
D、再继续对电池组进行恒流放电，放电电流设置为25A，放电至电压为2.0×20V；
E、停止放电后，计算各单体电池之间的电压差，剔除不符合要求的单体电池使电池组达到以下要求：在平均电压为2.7V时各单体电池之间的电压差≤300mV。
根据以上步骤，B步骤测试结果见图1，剔除编号为87-2-10的磷酸铁锂动力电池。
（3）磷酸铁锂动力电池自放电率筛选测试，将通过步骤（2）测试后的成组电池搁置5天，每天测试各单体电池电压，观察电池电压的变化情况，剔除5天内出现电压下降的电池。测试结果见表1，剔除自放电率较大的电池，即编号为87-2-3的磷酸铁锂动力电池。
表1 磷酸铁锂动力电池配组筛选测试结果
Figure 2013104937358100002DEST_PATH_IMAGE001
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适合于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其特征在于，其步骤为：
（1）根据磷酸铁锂动力电池的性能参数对电池进行评定，将磷酸铁锂动力电池初步筛选成组；
（2）磷酸铁锂动力电池大电流测试，将步骤（1）中筛选出的电池串联成电池组，再将电池组与测试柜连接，按步骤进行测试，通过测试剔除电池组中电压异常的电池；
（3）磷酸铁锂动力电池自放电率筛选测试，将通过步骤（2）测试后的电池组搁置一段时间，每天测试各单体电池电压，观察电池电压的变化情况，剔除电压下降的电池，筛选出一致性较好的电池。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其特征在于：所述步骤（1）中磷酸铁锂动力电池成组的筛选至少满足以下条件：
A、查看磷酸铁锂动力电池化成分容数据，剔除电池容量小于标称容量的不合格电池；
B、电池筛选时，每组电池各单体电池之间的内阻差和电压差需达到按测试需要所设定的要求；
C、电池筛选时，电池各平台容量需达到按测试需要所设定的要求；
D、按平台筛选时，同组电池各平台容量差需达到按测试需要所设定的要求。
3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其特征在于：所述步骤（2）中磷酸铁锂动力电池大电流测试的具体步骤为：
A、设置单体保护电压为V1，将N个电池串联成电池组后搁置一段时间T1；
B、将电池组进行恒流放电，放电电流为I1，放电至电压为V2×N；
C、继续对电池组进行恒流放电，放电电流为I2，放电至电压为V3×N；
D、再继续对电池组进行恒流放电，放电电流为I3，放电至电压为V4×N；
E、停止放电后，计算各单体电池之间的电压差，剔除电池使各单体电池的电压差符合平均电压为V2时的压差要求。
4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其特征在于：所述步骤（3）中电池组搁置时间为1-5天。
5.根据权利要求3所述的磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其特征在于：所述步骤B中放电电流I1范围为1C-8C，放电电压V2范围为2.5-3.0V。
6.根据权利要求3所述的磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其特征在于：所述步骤C中放电电流I2范围为0.5C-4C，放电电压V3范围为2.0-3.0V。
7.根据权利要求3所述的磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其特征在于：所述步骤D中放电电流I3范围为0.01C-0.5C，放电电压V4范围为1.7-3.0V。
8.根据权利要求3所述的磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其特征在于：所述步骤B、C、D中放电电压V2、V3、V4需满足V2＞V3＞V4。
9.根据权利要求3所述的磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，其特征在于：所述步骤A中N个电池串联成电池组后搁置时间T1为0-1h。
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