CN103909068B - 电池的分选方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电池的分选方法，该方法包括：分别获取待分选的n个电池在多个预设分选条件下的电化学阻抗谱，预设分选条件包括预设温度和预设荷电状态，n为正整数；获取等效电路模型并根据等效电路模型对电化学阻抗谱进行拟合，以获取电化学阻抗谱对应的电路参数值；根据电化学阻抗谱和电路参数值对多个预设分选条件进行筛选，以获取第一分选条件；根据第一分选条件对应的电路参数值构造每个电池对应的阻抗向量；根据阻抗向量对n个电池进行聚类分析，以对n个电池进行分选。本发明实施例的方法，筛选出适合锂离子二次电池分选的第一分选条件，然后在第一分选条件下根据表示电池内部信息的物理量对电池进行分选，大大提高了电池分选的准确性。

Description

电池的分选方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池的分选方法。

背景技术

由于现阶段锂离子二次电池的能量密度与体积密度有限，因此在实际应用中，如在把锂离子二次电池作为能量储存媒介驱动电池汽车等需要大功率与高能量的装置中，往往需要将许多个同一类的锂离子二次电池成组化使用。但是，由于单体电池之间存在不一致性，电池组的性能在寿命等方面往往比单体电池低。其中，电池组中单体电池的不一致性往往来自于两个方面：一方面是由于制造过程中材料、制造环境等因素造成的初始内在不一致性，另一方面是在使用过程中由于工作负荷、温度等因素造成的后生外在不一致性。初始内在不一致性会诱发后生外在不一致性。因此，在单体电池成组化时需要对单体电池进行分选，以降低单体电池的不一致性，从而提高电池组的综合性能。

相关技术中的电池分选方法大多以电池的开路电压、容量、内阻、自放电率等指标作为依据，但是，只根据电池的外部特性进行分选，分选结果不准确。

此外，相关技术中还有基于电化学交流阻抗谱（ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,EIS）的分选方法。EIS提供了广泛的频域（105–10-3Hz）信息，能够反映电池内部众多物理化学过程的影响。但是，在相关技术中，EIS是在常温、满荷电状态（FullStateofCharge,FSOC）下测量得到的，此时的电池阻抗很小，例如大型电池的阻抗为毫欧级别，所以电池之间的差异很难观测，甚至测量过程中的噪声会严重影响分选结果，因此分选结果不准确。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种电池的分选方法。该方法首先筛选出适合锂离子二次电池分选的第一分选条件，然后在第一分选条件下，根据表示电池内部信息的物理量对电池进行分选，从而大大提高了电池分选的准确性。

为了实现上述目的，本发明实施例的电池的分选方法，包括：分别获取待分选的n个电池在多个预设分选条件下的电化学阻抗谱，其中，所述预设分选条件包括预设温度和预设荷电状态；获取等效电路模型,并根据所述等效电路模型对所述电化学阻抗谱进行拟合，以获取所述电化学阻抗谱对应的电路参数值；根据所述电化学阻抗谱和所述电路参数值对所述多个预设分选条件进行筛选，以获取第一分选条件；根据所述第一分选条件对应的所述电路参数值构造每个电池对应的阻抗向量；以及根据所述阻抗向量对所述n个电池进行聚类分析，以对所述n个电池进行分选。

根据本发明实施例的电池的分选方法，通过等效电路模型和电池的电化学阻抗谱筛选出适合锂离子二次电池分选的第一分选条件，然后在第一分选条件下，通过等效电路模型和电池的电化学阻抗谱辨识出表示电池内部信息的物理量，根据该物理量对电池进行分选，从而大大提高了电池分选的准确性。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的电池的分选方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的某一节电池在同一温度、不同SOC下的电化学阻抗谱的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的某一节电池的SOC分别为SOC=0%和100%时，不同温度下该电池的电化学阻抗谱的示意图；

图4（a）是根据本发明一个实施例的锂离子电池的等效电路模型的示意图；

图4（b）是根据本发明一个实施例的锂离子电池的等效电路模型的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的在50%SOC、不同的温度下4节电池的电化学阻抗谱的示意图；

图6（a）是根据本发明一个实施例的某一节电池的R_Ω随温度及SOC的变化关系示意图；

图6（b）是根据本发明一个实施例的某一节电池的R_SEI随温度及SOC的变化关系示意图；

图6（c）是根据本发明一个实施例的某一节电池的R_ct随温度及SOC的变化关系示意图；

图6（d）是根据本发明一个实施例的某一节电池的R_Ω、R_SEI、R_ct各自占整体阻抗的比例随温度及SOC的变化关系示意图；

图7是根据本发明一个实施例的四节电池的R_Ω、R_SEI、R_ct三个阻抗参数的标准方差随温度及SOC的变化关系示意图；

图8是根据本发明实施例的根据阻抗向量对n个电池进行聚类分析，以对n个电池进行分选的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为了提高锂离子二次电池分选的准确度，本发明提出了一种电池的分选方法，下面参考附图描述本发明实施例的电池的分选方法。

图1是根据本发明一个实施例的电池的分选方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例的电池的分选方法，包括：

S101，分别获取待分选的n个电池在多个预设分选条件下的电化学阻抗谱，其中，预设分选条件包括预设温度和预设荷电状态，n为正整数。

在本发明的实施例中，首先将待分选的n个电池在常温下（如25℃）进行3-5次的充放电，一方面可以稳定电池的性能，另一方面可以获取电池的容量信息，为后续调整电池的SOC(StateofCharge,荷电状态)做准备。然后，将待分选的n个电池分别调节至多个预设分选条件下（即不同温度、不同SOC下），并静置一段时间待电池状态稳定后，使用电化学工作站分别测量电池在多个预设分选条件下的电池的电化学阻抗谱。

在本发明的实施例中，电池的电化学阻抗谱测试的条件为:恒电流模式、频率范围为10⁴-10^-2Hz，激励振幅为0.01C。

具体地，下面以4节容量为2.0Ah的某款锂离子二次电池作为待分选对象为例，来描述电池的电化学阻抗谱的获取步骤。首先将待分选的电池在常温下（如25℃）以0.3C进行3-5次的充放电，然后将电池分别调节至不同温度（如，25℃、0℃、-10℃、-20℃）、不同SOC（如，100%、75%、50%、25%、0%）下，静置一段时间待电池状态稳定后，使用电化学工作站分别测量电池在预设分选条件下（例如，在温度为-10℃，SOC为25%下）的电池的电化学阻抗谱。

更具体地，如图2所示为某一节电池在同一温度、不同SOC下的电化学阻抗谱。其中，电池的阻抗用符号Z表示，该阻抗为复数，写成：Z=Z'+jZ"，其中，Z'、Z"分别为阻抗实部与阻抗虚部，且分别作为图2的实轴与虚轴，j为虚数单位。从图2中可以看出，电池的电化学阻抗谱从结构上可以分为：高频感抗直线，中频多个半圆和低频扩散斜线。另外，在图2中，该电池在SOC=0%时的电化学阻抗谱最大。因此，在测量电池的电化学阻抗谱时，随着电池SOC的降低，测量噪音所引起的误差越小，且电池之间的不一致性差异将会被放大。

如图3所示为在某一节电池的SOC分别为SOC=0%和100%时，不同温度下该电池的电化学阻抗谱。从图3中可以看出，随着电池温度的下降，电池的阻抗明显增大，并且其阻抗谱出现新的特征，即高温下的阻抗谱只有两个半圆，而在低温下，阻抗谱呈现了三个半圆。因此，在温度较低的条件下测量电池的电化学阻抗谱，测量噪音所引起的误差更小，且电池之间的不一致性差异将会被放大。

S102，获取等效电路模型,并根据等效电路模型对电化学阻抗谱进行拟合，以获取电化学阻抗谱对应的电路参数值。

具体地，为了定量解析测量得到的不同预设分选条件下的电化学阻抗谱数据，需要使用等效电路模型来对n个电池的所有电化学阻抗谱（即EIS数据）进行拟合，以得到每组EIS数据对应的电路参数值。

更具体地，图4（a）、图4（b）所示为锂离子电池的等效电路模型的示意图，其中，如图4（a）所示的等效电路模型由下述元件组成：表示连接线路所带来的电感效应的L，欧姆阻抗RΩ，锂离子穿过SEI（SolidElectrolyteInterface，固体电解质界面）膜过程中的阻抗RSEI，SEI膜两侧双电层组成的双电层电容CPE1，固液界面上的电荷转移过程阻抗Rct，以及相应的双电层电容CPE2，表示锂离子在固相中的扩散过程的Warburg元件W。其中，由于双电层过程与法拉第过程的耦合，以及该过程时间常数的存在分布，造成双电层电容不是纯电容，因此采用恒相位元件CPE来替代，CPE的阻抗可以写成：Z_CPE=Y^-1(jω)^-n（Y为导纳，n为无量纲参数）。另外，由于在低温下，不同过程的时间常数分离，造成在低温下电池的电化学阻抗谱出现三个半圆，这三个半圆分别对应于SEI膜，正极电荷转移过程和负极电荷转移过程。因此，在这种情况下，使用如图4（b）所示的等效电路模型来拟合这种出现三个半圆的电化学阻抗谱。

基于如图4（a）和\或图4（b）所示的等效电路模型，对n个电池的所有电化学阻抗谱进行拟合，以得到每组EIS数据对应的电路参数值。例如，电路参数值包括：L、R_Ω、R_SEI、n₁-CPE₁、R_ct、n₂-CPE₂和W的值。

S103，根据电化学阻抗谱和电路参数值对多个预设分选条件进行筛选，以获取第一分选条件。

具体地，如图2所示可知，电池在SOC=0%时的电化学阻抗谱最大。因此，在测量电池的电化学阻抗谱时，随着电池SOC的降低，测量噪音所引起的误差越小，且电池之间的不一致性差异将会被放大。此外，如图3所示可知，随着电池温度的下降，电池的阻抗明显增大，并且其阻抗谱出现新的特征，即高温下的阻抗谱只有两个半圆，而在低温下，阻抗谱呈现了三个半圆。因此，在温度较低的条件下测量电池的电化学阻抗谱，测量噪音所引起的误差更小，且电池之间的不一致性差异将会被放大。

又例如，如图5所示，是以50%SOC、4节电池为例来说明4节电池的电化学阻抗谱之间的差异随温度的变化关系。从图5中可以得出，随着温度的下降，4节电池的电化学阻抗谱分布越来越分散，各自之间的差异越来越大，因此，说明了低温条件下更有利于进行锂离子二次电池的分选。为了简洁，这4节电池在其他SOC下的电化学阻抗谱不再一一赘述。

此外，还需要对不同预设分选条件下的每组EIS数据对应的电路参数值进行分析，以便从多个预设分选条件中筛选出有利于锂离子二次电池分选的第一分选条件。

具体地，如图6（a）、图6（b）、图6（c）所示分别为拟合得到的某一节电池的R_Ω、R_SEI、R_ct三个阻抗参数随温度及SOC的变化关系，可以看出，随着温度的下降，R_Ω、R_SEI、R_ct都呈现增大趋势，并且一般来说在0%SOC是的阻抗值较大。图6（d）所示为R_Ω、R_SEI、R_ct各自占整体阻抗（整体阻抗定义为R_Ω、R_SEI、R_ct三个阻抗之和）的比例随温度及SOC的变化关系，可以得出，随着温度的下降，R_ct的占比明显增加。其中，图6（a）中的Ohmicresistance表示欧姆阻抗，横轴Temperature表示温度，纵轴R_s表示电池的欧姆阻抗（即R_Ω）；图6（b）中的SEIfilmresistance表示锂离子穿过SEI（膜过程中的阻抗R_SEI，横轴Temperature表示温度；图6（c）中的Chargetransferresistance表示固液界面上的电荷转移过程阻抗R_ct，横轴Temperature表示温度；图6（d）中的横轴Temperature表示温度，纵轴Resistancefraction表示R_Ω、R_SEI、R_ct各自占整体阻抗的比例。

图7所示为四节电池的R_Ω、R_SEI、R_ct三个阻抗参数的标准方差随温度及SOC的变化关系，从中可以看出，随着温度的降低以及SOC的降低，三个阻抗参数的标准方差，特别是R_ct，显著增大。因此，基于电化学阻抗谱，低温低荷电状态是有利于锂离子二次电池分选的条件。其中，图7中的Standarddeviation表示标准方差。

根据上述的实验及分析可知，第一分选条件（即有利于锂离子二次电池分选的条件）为低温低荷电状态。其中，第一分选条件包括第一温度和第一荷电状态。

在本发明的实施例中，结合锂离子电池的使用要求和实际情况，第一分选条件可以是：第一温度的取值范围为[-10℃，10℃]，第一荷电状态SOC的取值范围为[20%,50%]。

S104，根据第一分选条件对应的电路参数值构造每个电池对应的阻抗向量。

具体地，以第一分选条件为-10℃、25%SOC，4节待分选的电池为例，表1为4节待分选的电池在-10℃、25%SOC条件下对应的部分电路参数值，即R_Ω、R_SEI、R_ct的值。其中，R_Ω、R_SEI、R_ct的值是基于等效电路模型，分别对4节电池的EIS数据进行拟合得到的。将每个电池对应的R_Ω、R_SEI、R_ct构造每个电池对应的阻抗向量，记为其中R_Ω,i反映了该电池内部的活性物质与导电剂之间的接触情况，R_sei,i反映了该电池内部锂离子穿过活性颗粒与电解液之间形成的界面的难易程度，R_ct,i反映了该电池内部电荷转移反应在界面上发生的难易程度，这三个阻抗信息基本上能够较为全面的反映电池的内部信息，即R_Ω、R_SEI、R_ct为表示电池内部信息的物理量。

表1

	B1	B2	B3	B4
					RΩ/Ω	0.05243	0.05431	0.05377	0.05196
Rsei/Ω	0.06869	0.06319	0.05772	0.06583
					Rct/Ω	0.353	0.3026	0.2942	0.2912

S105，根据阻抗向量对n个电池进行聚类分析，以对n个电池进行分选。

在本发明的实施例中，通过之前构造的每个电池对应的阻抗向量对待分选的n个电池进行聚类分析，以对n个电池进行分选。具体地，首先根据电池的阻抗信息，排除明显在阻抗分布聚集区之外的电池；然后进入聚类分析阶段，在对n个电池进行聚类分析时，可以通过电池对应的阻抗向量计算每两个电池之间的距离（例如，可以是欧式距离、兰氏距离），以对待分选的电池进行分选。其中两个电池之间的距离表示两个电池的一致性，距离越小，说明两个电池的一致性越好。两个电池之间的距离的计算以及更详细的分选过程将在后面的实施例中进行描述。

本发明实施例的电池的分选方法，通过等效电路模型和电池的电化学阻抗谱筛选出适合锂离子二次电池分选的第一分选条件，然后在第一分选条件下，通过等效电路模型和电池的电化学阻抗谱辨识出表示电池内部信息的物理量，根据该物理量对电池进行分选，从而大大提高了电池分选的准确性。

下面将对根据阻抗向量对n个电池进行聚类分析，以对n个电池进行分选的过程进行详细描述。

图8是根据本发明实施例的根据阻抗向量对n个电池进行聚类分析，以对n个电池进行分选的流程图。

如图8所示，根据阻抗向量对n个电池进行聚类分析，以对n个电池进行分选，包括：

S1051，根据阻抗向量获取每两个电池之间的距离，其中，距离为欧式距离或兰氏距离。

在本发明的一个实施例中，定义每两个电池之间的距离为欧式距离，距离由下述公式（1）获取：

$D_{i,j}=|{\stackrel{\→}{R}}_i-{\stackrel{\→}{R}}_j|=\sqrt{{(R_{\mathrm{\Ω},i}-R_{\mathrm{\Ω},j})}^2+{(R_{\mathrm{sei},i}-R_{\mathrm{sei},j})}^2+{(R_{\mathrm{ct},i}-R_{\mathrm{ct},j})}^2},---\left(1\right)$ 其中，D_i,j表示电池i和电池j之间的距离，表示电池i对应的阻抗向量，且 ${\stackrel{\→}{R}}_i={[R_{\mathrm{\Ω},i},R_{\mathrm{sei},i},R_{\mathrm{ct},i}]}^T,$ 表示电池j对应的阻抗向量，且 ${\stackrel{\→}{R}}_j={[R_{\mathrm{\Ω},j},R_{\mathrm{sei},j},R_{\mathrm{ct},j}]}^T,$ R_Ω,i表示电池i的欧姆阻抗，R_sei,i表示电池i的锂离子穿过固体电解质界面SEI膜的过程中所受到的阻抗，R_ct,i表示电池i的固液界面上的电荷转移阻抗，R_Ω,j表示电池j的欧姆阻抗，R_sei,j表示电池j的锂离子穿过固体电解质界面SEI膜的过程中所受到的阻抗，R_ct,j表示电池j的固液界面上的电荷转移阻抗。

具体地，例如，以表1中所示的4节电池的部分电路参数值为例（4节电池分别记为B1、B2、B3和B4），根据公式（1）分别计算该4节电池中每两个电池之间的欧氏距离，将每两个电池之间的欧氏距离写成矩阵的形式，记为D1：

$D1=\left(D_{i,j}\right)=\left[\begin{array}{cccc}0& 0.051& 0.060& 0.062\\ 0.051& 0& 0.010& 0.012\\ 0.060& 0.010& 0& 0.009\\ 0.062& 0.012& 0.009& 0\end{array}\right],$ 矩阵D1中的元素D_i,j表示电池i和电池j之间的距离，例如，D_3,4=D_4,3=0.009，表示电池B3和电池B4之间的欧式距离为0.009。

在本发明的另一个实施例中，定义每两个电池之间的距离为兰式距离，距离由下述公式（2）获取：

$D_{i,j}=\frac{1}{3}\left(\underset{k=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}\frac{|R_{i,k}-R_{j,k}|}{R_{i,k}+R_{j,k}}\right)=\frac{1}{3}(\frac{|R_{\mathrm{\Ω},i}-R_{\mathrm{\Ω},j}|}{R_{\mathrm{\Ω},i}+R_{\mathrm{\Ω},j}}+\frac{|R_{\mathrm{sei},i}-R_{\mathrm{sei},j}|}{R_{\mathrm{sei},i}+R_{\mathrm{sei},j}}+\frac{|R_{\mathrm{ct},i}-R_{\mathrm{ct},j}|}{R_{\mathrm{ct},i}+R_{\mathrm{ct},j}}),---\left(2\right)$ 其中，D_i,j表示电池i和电池j之间的距离，R_i,k表示电池i对应的阻抗向量的第k个元素，R_j,k表示电池j对应的阻抗向量的第k个元素，R_Ω,i表示电池i的欧姆阻抗，R_sei,i表示电池i的锂离子穿过固体电解质界面SEI膜的过程中所受到的阻抗，R_ct,i表示电池i的固液界面上的电荷转移阻抗，R_Ω,j表示电池j的欧姆阻抗，R_sei,j表示电池j的锂离子穿过固体电解质界面SEI膜的过程中所受到的阻抗，R_ct,j表示电池j的固液界面上的电荷转移阻抗。

具体地，例如，以表1中所示的4节电池的部分电路参数值为例（4节电池分别记为B1、B2、B3和B4），根据公式（2）分别计算该4节电池中每两个电池之间的兰氏距离，将每两个电池之间的兰氏距离写成矩阵的形式，记为D2：

$\left(D_{i,j}\right)=\left[\begin{array}{cccc}0& 0.0454& 0.0634& 0.0406\\ 0.0454& 0& 0.0214& 0.0206\\ 0.0634& 0.0214& 0& 0.0293\\ 0.0406& 0.0206& 0.0293& 0\end{array}\right],$ 矩阵D2中的元素D_i,j表示电池i和电池j之间的兰氏距离，例如，D_2,4=D_4,2=0.0206，表示电池B2和电池B4之间的兰式距离为0.0206。

S1052，将距离最小的两个电池构成聚类。

在本发明的一个实施例中，若每两个电池之间的距离为欧式距离，那么将欧式距离最小的两个电池构成聚类。具体地，例如，矩阵D1中元素的最小值为0.009，则说明一致性最好的两个电池为B3和B4。那么，将B3和B4构成聚类，记为C₍₁₎={B₃,B₄}。

在本发明的另一个实施例中，若每两个电池之间的距离为兰式距离，那么将兰式距离最小的两个电池构成聚类。具体地，例如，矩阵D2中元素的最小值为0.0206，则说明一致性最好的两个电池为B2和B4。那么，将B2和B4构成聚类，记为C₍₁₎'={B₂,B₄}。

S1053，判断聚类中包含的电池的数目是否等于预设电池数目。

具体地，判断当前的聚类中所包含的电池的数目是否等于所要求的分选后电池数目（即预设电池数目）。以当前的聚类是C₍₁₎为例，若当前的聚类C₍₁₎中包含电池B3和电池B4，如果预设电池数目为2，那么执行S1055，分选结束；如果预设电池数目为3，那么C₍₁₎尚未满足分选要求，则继续执行S1054。

S1054，如果否，获取聚类与剩余的每个电池之间的距离，并将距离最小的电池添加至聚类中，继续执行S1053。

具体地，如果聚类中包含的电池的数目不等于预设电池数目，则获取聚类与剩余的每个电池之间的距离，并将距离最小的电池添加至聚类中，然后继续执行S1053。

在本发明的一个实施例中，如果每两个电池之间的距离为欧式距离，那么聚类与剩余的每个电池之间的距离由下述公式（3）、（4）获取：

${\stackrel{\→}{R}}_{G,C}=\frac{1}{N_C}\underset{i\∈C}{\mathrm{\Σ}}{\stackrel{\→}{R}}_i,---\left(3\right)$ 其中，C表示聚类，表示聚类的重心，且N_C表示聚类C中包含的电池的数目，表示聚类中包含的电池i对应的阻抗向量；

$D_{C,i}=|{\stackrel{\→}{R}}_{G,C}-{\stackrel{\→}{R}}_i|,---\left(4\right)$ 其中，D_C,i表示聚类C与剩余的电池i之间的距离，表示聚类C的重心，表示剩余的电池i对应的阻抗向量。

举例来讲，以S1052中的聚类C₍₁₎为例，首先根据公式（3）计算聚类C₍₁₎的重心，为然后根据公式（4）计算聚类C₍₁₎与剩余的每个电池（即电池B1和电池B2）之间的距离，聚类C₍₁₎与电池B1之间的距离为聚类C₍₁₎与电池B2之间的距离为那么聚类C₍₁₎与电池B2之间的距离最小，则将电池B2加入聚类C₍₁₎以组成新的聚类C₍₂₎={B₂,B₃,B₄}，之后继续执行S1053。如果聚类C₍₂₎中包含的电池的数目仍不等于预设电池数目，则计算聚类C₍₂₎的重心，并计算聚类C₍₂₎与剩余的每个电池之间的距离，并将距离最小的电池添加至聚类C₍₂₎中。依次循环，直至聚类中包含的电池的数目等于预设电池数目则分选结束。在本示例中，如果要从这四节电池中挑选一致性较好的两节电池，则应该挑选C₍₁₎={B₃,B₄}；而如果要挑选一致性较好的三节电池，则应该挑选C₍₂₎={B₂,B₃,B₄}。

在本发明的另一个实施例中，如果每两个电池之间的距离为兰式距离，那么聚类与剩余的每个电池之间的距离由下述公式（5）、（6）获取：

${\stackrel{\→}{R}}_{G,C}=\frac{1}{N_C}\underset{i\∈C}{\mathrm{\Σ}}{\stackrel{\→}{R}}_i,---\left(5\right)$ 其中，C表示聚类，表示聚类的重心，N_C表示聚类C中包含的电池的数目，表示聚类中包含的电池i对应的阻抗向量；

$D_{C,i}=\frac{1}{3}\left(\underset{k=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}\frac{|R_{i,k}-R_{j,k}|}{R_{i,k}+R_{j,k}}\right),---\left(6\right)$ 其中，D_C,i表示聚类C与剩余的电池i之间的距离，表示聚类C的重心，且R_G,C,k表示的第k个元素值，表示剩余的电池i对应的阻抗向量，R_i,k表示的第k个元素值。

举例来讲，以S1052中的聚类C₍₁₎'为例，首先根据公式（5）计算聚类C₍₁₎'的重心，为然后根据公式（6）计算聚类C₍₁₎'与剩余的每个电池（即电池B1和电池B3）之间的距离，聚类C₍₁₎'与电池B1之间的距离为聚类C₍₁₎'与电池B3之间的距离为那么聚类C₍₁₎'与电池B3之间的距离最小，则将电池B3加入聚类C₍₁₎'以组成新的聚类C₍₂₎'={B₂,B₃,B₄}，之后继续执行S1053。如果聚类C₍₂₎'中包含的电池的数目仍不等于预设电池数目，则计算聚类C₍₂₎'的重心，并计算聚类C₍₂₎'与剩余的每个电池之间的距离，并将距离最小的电池添加至聚类C₍₂₎'中。依次循环，直至聚类中包含的电池的数目等于预设电池数目则分选结束。在本示例中，如果要从这四节电池中挑选一致性较好的两节电池，则应该挑选C₍₁₎'={B₂,B₄}；而如果要挑选一致性较好的三节电池，则应该挑选C₍₂₎'={B₂,B₃,B₄}。

S1055，如果是，获取聚类，分选结束。

在本发明的实施例中，如果聚类中包含的电池的数目等于预设电池数目，则获取聚类，分选结束，聚类中所包含的电池即为电池的分选结果。

本发明实施例的电池的分选方法，通过计算电池之间的距离（欧式距离或兰氏距离）对电池进行分选，提高了电池分选的准确性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种电池的分选方法，其特征在于，包括：

S1、分别获取待分选的n个电池在多个预设分选条件下的电化学阻抗谱，其中，所述预设分选条件包括预设温度和预设荷电状态，n为正整数；

S2、获取等效电路模型,并根据所述等效电路模型对所述电化学阻抗谱进行拟合，以获取所述电化学阻抗谱对应的电路参数值；

S3、根据所述电化学阻抗谱和所述电路参数值对所述多个预设分选条件进行筛选，以获取第一分选条件；

S4、根据所述第一分选条件对应的所述电路参数值构造每个电池对应的阻抗向量；以及

S5、根据所述阻抗向量对所述n个电池进行聚类分析，以对所述n个电池进行分选；

所述S5包括：

S51、根据所述阻抗向量获取每两个电池之间的距离，其中，所述距离为欧式距离；

S52、将所述距离最小的两个电池构成聚类；

S53、判断所述聚类中包含的电池的数目是否等于预设电池数目；

S54、如果否，获取所述聚类与剩余的每个电池之间的距离，并将所述距离最小的电池添加至所述聚类中，继续执行S53；以及

S55、如果是，获取所述聚类，分选结束；

所述每两个电池之间的距离为所述欧式距离，所述距离由下述公式获取：

$D_{i,j}=|{\stackrel{\→}{R}}_i-{\stackrel{\→}{R}}_j|=\sqrt{{(R_{\mathrm{\Ω},i}-R_{\mathrm{\Ω},j})}^2+{(R_{sei,i}-R_{sei,j})}^2+{(R_{ct,i}-R_{ct,j})}^2},---\left(1\right)$

其中，D_i,j表示电池i和电池j之间的距离，表示电池i对应的阻抗向量，且 ${\stackrel{\→}{R}}_i={\[R_{\mathrm{\Ω},i},R_{sei,i},R_{ct,i}\]}^T,$ 表示电池j对应的阻抗向量，且 ${\stackrel{\→}{R}}_j={\[R_{\mathrm{\Ω},j},R_{sei,j},R_{ct,j}\]}^T,$ R_Ω,i表示电池i的欧姆阻抗，R_sei,i表示电池i的锂离子穿过固体电解质界面SEI膜的过程中所受到的阻抗，R_ct,i表示电池i的固液界面上的电荷转移阻抗，R_Ω,j表示电池j的欧姆阻抗，R_sei,j表示电池j的锂离子穿过固体电解质界面SEI膜的过程中所受到的阻抗，R_ct,j表示电池j的固液界面上的电荷转移阻抗。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一分选条件包括第一温度和第一荷电状态，其中所述第一温度的取值范围为[-10℃，10℃]，所述第一荷电状态的取值范围为[20％,50％]。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚类与所述剩余的每个电池之间的距离由下述公式(2)、(3)获取：

${\stackrel{\→}{R}}_{G,C}=\frac{1}{N_C}\underset{i\∈C}{\Σ}{\stackrel{\→}{R}}_i,---\left(2\right)$

其中，C表示所述聚类，表示所述聚类的重心，且N_C表示所述聚类C中包含的电池的数目，表示所述聚类中包含的电池i对应的阻抗向量；

$D_{C,i}=|{\stackrel{\→}{R}}_{G,C}-{\stackrel{\→}{R}}_i|,---\left(3\right)$

其中，D_C,i表示所述聚类C与剩余的电池i之间的距离，表示所述聚类C的重心，表示所述剩余的电池i对应的阻抗向量。

4.一种电池的分选方法，其特征在于，包括：

S1、分别获取待分选的n个电池在多个预设分选条件下的电化学阻抗谱，其中，所述预设分选条件包括预设温度和预设荷电状态，n为正整数；

S2、获取等效电路模型,并根据所述等效电路模型对所述电化学阻抗谱进行拟合，以获取所述电化学阻抗谱对应的电路参数值；

S3、根据所述电化学阻抗谱和所述电路参数值对所述多个预设分选条件进行筛选，以获取第一分选条件；

S4、根据所述第一分选条件对应的所述电路参数值构造每个电池对应的阻抗向量；以及

S5、根据所述阻抗向量对所述n个电池进行聚类分析，以对所述n个电池进行分选；

所述S5包括：

S51、根据所述阻抗向量获取每两个电池之间的距离，其中，所述距离为兰式距离；

S52、将所述距离最小的两个电池构成聚类；

S53、判断所述聚类中包含的电池的数目是否等于预设电池数目；

S54、如果否，获取所述聚类与剩余的每个电池之间的距离，并将所述距离最小的电池添加至所述聚类中，继续执行S53；以及

S55、如果是，获取所述聚类，分选结束；

所述每两个电池之间的距离为所述兰式距离，所述距离由下述公式获取：

$D_{i,j}=\frac{1}{3}\left(\underset{k=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}\frac{|R_{i,k}-R_{j,k}|}{R_{i,k}+R_{j,k}}\right)=\frac{1}{3}(\frac{|R_{\mathrm{\Ω},i}-R_{\mathrm{\Ω},j}|}{R_{\mathrm{\Ω},i}+R_{\mathrm{\Ω},j}}+\frac{|R_{sei,i}-R_{sei,j}|}{R_{sei,i}+R_{sei,j}}+\frac{|R_{ct,i}-R_{ct,j}|}{R_{ct,i}+R_{ct,j}}),---\left(4\right)$

其中，D_i,j表示电池i和电池j之间的距离，R_i,k表示电池i对应的阻抗向量的第k个元素，R_j,k表示电池j对应的阻抗向量的第k个元素，R_Ω,i表示电池i的欧姆阻抗，R_sei,i表示电池i的锂离子穿过固体电解质界面SEI膜的过程中所受到的阻抗，R_ct,i表示电池i的固液界面上的电荷转移阻抗，R_Ω,j表示电池j的欧姆阻抗，R_sei,j表示电池j的锂离子穿过固体电解质界面SEI膜的过程中所受到的阻抗，R_ct,j表示电池j的固液界面上的电荷转移阻抗。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一分选条件包括第一温度和第一荷电状态，其中所述第一温度的取值范围为[-10℃，10℃]，所述第一荷电状态的取值范围为[20％,50％]。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述聚类与所述剩余的每个电池之间的距离由下述公式(5)、(6)获取：

${\stackrel{\→}{R}}_{G,C}=\frac{1}{N_C}\underset{i\∈C}{\Σ}{\stackrel{\→}{R}}_i,---\left(5\right)$

其中，C表示所述聚类，表示所述聚类的重心，N_C表示所述聚类C中包含的电池的数目，表示所述聚类中包含的电池i对应的阻抗向量；

$D_{C,i}=\frac{1}{3}\left(\underset{k=1}{\overset{3}{\Σ}}\frac{|R_{G,C,k}-R_{i,k}|}{R_{G,C,k}+R_{i,k}}\right),---\left(6\right)$

其中，D_C,i表示所述聚类C与剩余的电池i之间的距离，表示所述聚类C的重心，且R_G,C,k表示的第k个元素值，表示所述剩余的电池i对应的阻抗向量，R_i,k表示的第k个元素值。