CN104237802A - 一种锂离子电池低温性能一致性的检测方法 - Google Patents

一种锂离子电池低温性能一致性的检测方法 Download PDF

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王宏伟
白虹
付艳玲
陶自强
肖海清
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Abstract

一种锂离子电池低温性能一致性的检测方法,其包括步骤1、采用电压降低值的方法将自放电大的单体锂离子电池挑选出来;步骤2、对该单体锂离子电池B1采用分容处理后将具有相同容量差别标准的单体锂离子电池挑选出来;具体步骤为:步骤3、将该单体锂离子电池Bc1低温充放电后再次分档;步骤4、将多个单体锂离子电池Bc2选择配合形成电池组。本发明的优点在于,其在常温下进行常规的电压、内阻、容量、存储电压降等一致性的筛选检测之外,增加低温下充放电后的循环寿命检测,用以评价电池在低温下的电化学特性,从而保证各单体电池在低温下电性能的一致性,实现对电池合理的配组,保证电池组在低温以及常温充放电时均具有优异的性能。

Description

-种结离子电池低温性能一致性的检测方法
技术领域
[0001] 本领域涉及动力电池检测领域,特别涉及一种裡离子电池低温性能一致性的检测 方法。
背景技术
[0002] 电动道路车辆(包括电动汽车、电动摩巧车等)的研究与发展,被认为是当前解决 世界能源危机和全球环境污染的最现实、最有效的途径之一。而作为电动道路车辆用的电 池是制约其发展的关键零部件之一。
[0003] 由于裡离子电池具有比能量高、比功率大、使用寿命长、工作范围宽等特点,已被 成功应用在电动道路车辆上。电动道路车辆用裡离子电池通常需要将多个容量小、电压低 的单体电池通过并/串联的方式组合成容量高、电压高的电池组。但是由于各单体电池的 一致性差别,电池组经过一定的充放电循环之后性能会有不同程度的下降,表现为容量衰 减率的加大和电池组内单体电池一致性差别变大。特别是在低温情况下,由于裡离子电池 采用的是有机电解液体系,活性物质电导率也较低,其低温性能往往比铅酸电池和媒氨电 池等二次电池差,尤其是多串并组合后电池组在低温下性能急剧减低,即使单体电池在常 温下体现出良好的一致性,也会出现在低温下电池电性能不一致性加剧,使得电池组性能 大大降低。
[0004] 目前,主要通过W下措施来提高或检测裡离子电池组的一致性;(1)电池制造厂 提高工艺水平,在电池出厂前,W电压、内阻等为标准对电池进行筛选,W此来保证一批电 池性能尽可能一致;(2)在使用过程中定时测量单电池电压分布情况,对电池组中电压处 于两端的电池及时进行调整更换,W保证电池组的不一致性不随使用时间而增大;(3)对 电压测量中电压偏低的电池,进行单独充电,使其性能恢复;(4)间隔一定的时间对电池组 进行小电流渭流充电,促进电池组自身的均衡;(5)避免电池过充电,尽量防止电池深放 电;(6)加装电池组能量均衡系统,对电池组充放电进行智能管理等。
[0005] 但是,上述检测方法都是针对在常规应用环境的电池一致性的检测与评价,而无 法很好的保证电池组在低温环境下使用时的一致性。
[0006] 因此,为了更好的检测和确保电动道路车辆用裡离子电池组在低温环境下的一致 性,须研发出一种裡离子电池低温电性能一致性的检测方法,W快速、便捷的实现对裡离子 电池在低温条件下的电性能一致性进行检测,有效地解决各个单体电池在常温条件下体现 良好的电性能一致性,而在低温条件下电性能相差较大的问题。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种裡离子电池电性能一致性的检测方法,可W对裡离子电 池在低温条件下的电性能一致性进行检测,有效地解决各个单体电池在常温条件下体现良 好的电性能一致性,而在低温条件下电性能相差大的问题。
[0008] 为此,本发明提供了一种裡离子电池低温电性能一致性的检测方法,步骤如下:
[0009] 步骤1、采用电压降低值的方法将自放电大的单体裡离子电池挑选出来;具体步 骤为:
[0010] 步骤1.1、将多个单体裡离子电池依次进行一段时间的化成存储和陈化存储后,对 每个单体裡离子电池进行10次充放电活化,再充至满电状态;
[0011] 步骤1.2、测量各单体裡离子电池的电压值Vi后,在室温下存储7天后测量电池的 电压值V2,然后计算每个单体裡离子电池存储前后的电压降低值AV = Vi-Vs;其中,AV^ 设定的电压降低阀值的电池,为自放电大的单体裡离子电池,而A V<设定的电压降低阀值 的电池,为自放电小的单体裡离子电池Bi;所述设定的电压降低阀值的确定因素包括电池 型号和具体使用要求;
[0012] 步骤2、对该单体裡离子电池Bi采用分容处理后将具有相同容量差别标准的单体 裡离子电池挑选出来;具体步骤为:
[0013] 步骤2. 1、测量各单体裡离子电池Bi的实际电池容量Cl ;
[0014] 步骤2. 2、按容量差别对单体裡离子电池Bi进行分档;用单体裡离子电池标称容 量的10%作为对电池进行分档的容量差别标准A Cl ;对电池再次进行容量分档挑选,得到 具有上述容量差别标准的多个单体电池Bti ;
[0015] 步骤3、将该单体裡离子电池Bti低温充放电后再次分档;具体步骤为:
[0016] 步骤3. 1、在-4(TC〜OC的低温条件下,将单体电池Bti搁置4小时,再进行10次 充放电循环后,充至满电状态;
[0017] 步骤3. 2、测量各单体电池Bti的实际电池容量Cs ;
[0018] 步骤3. 3、按低温容量差别标准A C2将单体电池Bti进行分档;用单体电池标称容 量的20%作为对电池进行分档的低温容量差别标准A C2,对电池再次进行容量分档挑选, 得到具有上述容量差别标准的多个单体电池B。,;
[0019] 步骤3. 4、将分档挑选后的各单体电池充电至同一荷电状态;
[0020] (1)在-3(TC ±2°C的低温条件下,将单体裡离子电池Bti搁置4小时W后,进行10 次充放电循环,充至满电状态;(2)记录充放电过程中各单体裡离子电池的放电容量;并计 算第10次充放电循环后的循环寿命Li。,即第10次充放电循环时的放电容量/第1次充放 电循环的放电容量X 100% ; (3)按可根据环境温度、电池的放电时间W及电池的平均放电 容量所设定的电池循环寿命的标准对单体裡离子电池Bti进行再次分档:即循环寿命L">设 定的循环寿命的标准,为低温环境下挑选的合格单体裡离子电池Bt2 ; (4)将再次分档挑选 后的各单体电池B。,充电至同一荷电状态;
[0021] 步骤4、将多个单体裡离子电池选择配合形成电池组。
[0022] 本发明的优点在于,其在常温下进行常规的电压、内阻、容量、存储电压降等一致 性的筛选检测之外,增加低温下充放电后的循环寿命检测,用W评价电池在低温下的电化 学特性,从而保证各单体电池在低温下电性能的一致性,实现对电池合理的配组,保证电池 组在低温W及常温充放电时均具有优异的性能。
附图说明
[002引附图1本发明的充电容量曲线图;
[0024] 图2为本发明的放电容量曲线图;
具体实施方式
[0025] W下结合具体的实验过程来对本发明的方法进行更细致的说明。
[0026] 仪器;综合电池测试仪(MACC0R 3400),高精度电池测试系统((新威TC53),调温 调湿箱(SPHH-IOl)和数据采集器(型号FLUKE 2620)和万用表(优利德UT33B)。
[0027] 检测对象;国产动力裡离子单体电池,额定电压3. 7V,标称容量IOAh ;外形尺寸 (长X宽X高)为;133mmX66mmX18mm ;电池的正极活性材料为LiMn2〇"负极活性材料为 石墨,电解液的主要成分为LiPFe、EC (碳酸己帰醋)和DMC (碳酸二甲醋),隔膜为celgard 2325。
[0028] 该裡离子电池低温性能一致性检测方法,步骤如下:
[002引 (1)将10块单体裡离子电池在室温(2(TC ±2°C )条件下,采用恒流恒压充电制度 和恒流放电制度进行10次充放电循环,即将待测电池在试验温度条件下W 3500mA电流放 电,至电池电压达到2. 7V,静置比,然后W 3500mA恒流充电,至电池电压达4. 2V时转恒压 充电,至充电电流降至350mA时停止充电,如此循环充放电10次后,测量各单体裡离子电池 的电压值Vi,并在室温(2(TC ±2°C)下存储7天,然后测量各单体裡离子电池的电压值V2, 计算每个单体电池存储前后的电压降低值A V = Vi-V,,测量及计算结果如表1所示。
[0030] 表 1
Figure CN104237802AD00051
[0032] 本实验设定电压降低阀值为0. 020V,由表1可知1号和8号单体裡离子电池的 A V >设定的电压降低阀值即A V > 0. 020V,为自放电大的单体裡离子电池(不合格单体 裡离子电池),其余的单体电池为合格单体裡离子电池Bi (电池编号;2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10)。
Figure CN104237802AD00052
[0033] 2)测量各单体裡离子电池Bi的实际电池容量Cl,并计算相应的容量差别,如表2 所示。
[0034] 表 2
Figure CN104237802AD00061
[0036]
[0037] 由表2可知各单体裡离子电池的容量差别均在容量差别标准A Cl ( A Cl =(实际 电池容量Cl-标称容量)/标称容量X 100% = ±10% )的范围内,因此,表2中的所有单 体裡离子电池均为容量差别分档后的电池氏1(电池编号;2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10),并将Bci充 电至100%荷电状态。
[00測如在低温条件下(-3CTC ±2°C )将单体电池Bei搁置4小时W后,进行10次充放 电循环,并计算第10次充放电循环后的循环寿命Li。(即第10次充放电循环时的放电容量 /第1次充放电循环的放电容量X100% ),如表3所示。
[0039] 表 3
Figure CN104237802AD00062
Figure CN104237802AD00063
Figure CN104237802AD00064
Figure CN104237802AD00071
[0041] 本实验设定电池循环寿命的标准为95%,即循环寿命Lw〉95%的单体裡离子电池 为低温环境下挑选的电池。根据表3选取得到循环寿命Lw〉95%的单体裡离子电池,即电 池编号为2, 4, 5, 7, 10的电池为低温环境下挑选的合格单体裡离子电池8。2。
[004引 4)在单体裡离子电池B。中,选取电池编号为5和10的电池串联成电池组1。图 1和图2分别是-3(TC ±2C条件下,电池组1和电池组2 (用普通方法进行电压差、内阻差、 容量差筛选后得到的电池组)W 0. 2C倍率进行5次充放电循环时的充电容量曲线图和放 电容量曲线图。从图1和图2的对比可W看出,采用本发明方法得到的电池组在低温下充 放电容量衰减慢,放电容量相对较高,且电池组之间一致性较好。
[0043] 与现有技术相比较,本发明提供的一种裡离子电池电性能一致性的检测方法,其 可此陕速、便捷的对裡离子电池在低温条件下的电性能一致性进行检测,有效地解决各个 单体电池在常温条件下体现良好的电性能一致性,而在低温下电性能可能相差较大的缺 点,可推广应用于大批量电池的检测W及电池配组的筛选。可W提高裡离子电池组的质量, 节约消费者更换电池的成本,具有一定的经济意义和社会意义。
[0044] 虽然上面已详细描述了本发明的实施方式,但在不偏离本发明的精神或实质特征 的情况下,本发明还可W用其它的形式来体现。因此,W上的描述仅仅是为了说明,而不是 为了限制。本发明的保护范围应由所附权利要求而不是说明书中的W上描述来限定。所有 在权利要求含义内的等价变换均应落入本发明的保护范围之内。
Figure CN104237802AD00072

Claims (1)

1. 一种锂离子电池低温电性能一致性的检测方法,步骤如下: 步骤1、采用电压降低值的方法将自放电大的单体锂离子电池挑选出来;具体步骤为: 步骤1. 1、将多个单体锂离子电池依次进行一段时间的化成存储和陈化存储后,对每个 单体锂离子电池进行10次充放电活化,再充至满电状态; 步骤1.2、测量各单体锂离子电池的电压值Vi后,在室温下存储7天后测量电池的电压 值V2,然后计算每个单体锂离子电池存储前后的电压降低值Λ V = Vi-V2 ;其中,Λ V >设定 的电压降低阀值的电池,为自放电大的单体锂离子电池,而Λ V〈设定的电压降低阀值的电 池,为自放电小的单体锂离子电池& ;所述设定的电压降低阀值的确定因素包括电池型号 和具体使用要求; 步骤2、对该单体锂离子电池&采用分容处理后将具有相同容量差别标准的单体锂离 子电池挑选出来;具体步骤为: 步骤2. 1、测量各单体锂离子电池氏的实际电池容量Q ; 步骤2. 2、按容量差别对单体锂离子电池&进行分档:用单体锂离子电池标称容量的 10%作为对电池进行分档的容量差别标准Λ q ;对电池再次进行容量分档挑选,得到具有 上述容量差别标准的多个单体电池 Βε1 ; 步骤3、将该单体锂离子电池 Βε1低温充放电后再次分档;具体步骤为: 步骤3. 1、在-40°C〜0°C的低温条件下,将单体电池 Βε1搁置4小时,再进行10次充放 电循环后,充至满电状态; 步骤3. 2、测量各单体电池 L的实际电池容量C2 ; 步骤3. 3、按低温容量差别标准Λ C2将单体电池 Βε1进行分档:用单体电池标称容量的 20%作为对电池进行分档的低温容量差别标准Λ C2,对电池再次进行容量分档挑选,得到 具有上述容量差别标准的多个单体电池 Βε2 ; 步骤3. 4、将分档挑选后的各单体电池充电至同一荷电状态; (1)在-30°C ±2°C的低温条件下,将单体锂离子电池 t搁置4小时以后,进行10次 充放电循环,充至满电状态;(2)记录充放电过程中各单体锂离子电池的放电容量;并计算 第10次充放电循环后的循环寿命L 1(l,即第10次充放电循环时的放电容量/第1次充放电 循环的放电容量X 100% ; (3)按可根据环境温度、电池的放电时间以及电池的平均放电容 量所设定的电池循环寿命的标准对单体锂离子电池 Βε1进行再次分档:即循环寿命LM>设定 的循环寿命的标准,为低温环境下挑选的合格单体锂离子电池; (4)将再次分档挑选后 的各单体电池充电至同一荷电状态; 步骤4、将多个单体锂离子电池选择配合形成电池组。
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