CN104979597B

CN104979597B - 锂离子电池自放电的方法

Info

Publication number: CN104979597B
Application number: CN201510372433.4A
Authority: CN
Inventors: 张学全; 张欣欣; 刘芳华; 鲁正强; 何小龙
Original assignee: Tongxiang Zhongsheng Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Tongxiang Zhongsheng Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2019-06-21
Anticipated expiration: 2035-06-26
Also published as: CN104979597A

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池领域，尤其是一种锂离子电池自放电方法；本发明的目的是提供一种自放电分选方法准确性高、混档概率小和使锂离子电池包寿命长的锂离子电池自放电的方法；第一步，将分容好的锂离子电池先搁置5分钟，以0.05C～5C的恒流充电，使锂离子电池的带电状态调整到5～100％SOC，然后再放电，使锂离子电池的带电状态调整到50～80％SOC或放电1～10分钟，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，然后将锂离子电池在常温下储存4～10天为一个测试期，进行3～7次的开路电压测试，分别记为OCV2、OCV3、……、OCVn；第三步，通过计算公式△V＝OCVn‑OCVn‑1,计算出△V，然后以1mV～5mV为一个档次分选电池自放电。

Description

锂离子电池自放电的方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是一种锂离子电池自放电的方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长和电压高等优点，不仅是在便携式电子设备上，如手机、移动电源、数码相机和笔记本等消费类市场得到快速的发展，而且在电动汽车、电动自行车及电动工具等动力类市场和储能类市场等新兴市场也得到了广泛的应用。

在这些新兴市场领域，电池是由原来的单体使用转变为了串并联组合使用，对电池的一致性提出了很高的要求。自放电作为影响电池组合包体寿命的最大因素之一，如果自放电不一致，在串联数量多时，电池包体间每串电池的SOC状态差异变大，出现过充过放的几率很大，包体通常很难熬过100次循环，否则使用价格高昂的BMS的均衡系统。

电池的自放电是指在外电路断开时，由电池内部自发反应引起的电池容量损失，对于锂离子电池来讲这类损失分为两类，一类为内部微短路引起的可逆自放电，这类自放电率正常情况下比较小，另一类为电解液在正负极上的氧化还原导致的容量损失，这部分为不可逆损失。但无论是哪种自放电，电池之间自放电速度都会存在差异，导致电池不一致，如果分选不好，会导致电池包体寿命极短。

对于锂离子电池，虽然其自放电相对其他电池来讲很小，但是由于其在动力和储能方面的应用往往都是大量电池串并联使用，各串之间的SOC状态一致性对包体循环寿命至关重要，有任何一串的电池SOC状态多或者少就将会出现严重的过充过放电现象，电池将会出现严重的安全隐患——“内短”。另外这种SOC差异在循环过程中将被快速放大，原本2000～3000次循环的单体组合在一起基本都做不出100次循环。自放电对电池包的影响极大，自放电不同的电池串在一起，会使初始调整好的SOC状态变得参差不齐，使得电池在寿命和安全方面存在极大的问题。因此，任何电池包对电池自放电一致性的要求都很高。初始SOC状态是可以通过充放电来控控制的，自放电的一致性就是关键。所以，一种有效的挑选电池自放电的方法在生产过程中就至关重要了。常规的挑选自放电一致性的方法是先将电池充满电，记录其电压值，存储一段时间后再进行电压测试记录，将两次的电压差作为挑选自放电的依据。这种方法所挑选出来的自放电一致性的结果是错误的，而不是某些专利所讲的误差大。这类专利如：专利CN103008261 A，也有将电池SOC状态调整至放电态进行测试的，如：CN 103293481 A。这些专利提出的方法虽然都引用了自放电和△V的关系，但是对自放电和△V的理解停留在表面上，得到的结果可以说错误的。不论电池要调整至哪个SOC，都必须进行充放电才能达到，即使用很小的电流恒流恒压很多天，停下后储存前后都存在一个△V，这个△V不仅是包含自放电，还包含了一个极化引起的腐蚀电流，也可以称为内部自均衡电流，其所占的比例很大，因此，前述这些专利分选的基础都存在问题，结果自然不能满足实际生产需要。

针对以上问题，本发明提出了一种能够消除自均衡电流引起的电压降的测试自放电的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自放电分选方法准确性高、混档概率小和使锂离子电池包寿命长的锂离子电池自放电的方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种锂离子电池自放电的方法：第一步，将分容好的锂离子电池先搁置5分钟，以0.05C～5C恒流充电，使锂离子电池的带电状态调整到0～100％SOC，然后再以0.05C～5C恒流放电1～30分钟，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，将测试好的锂离子电池在常温下储存，且以1～15天为一个测试期，进行3～7次的开路电压测试，分别记为OCV2、OCV3、……、OCVn；第三步，通过自放电计算公式△V＝OCVn-OCVn-1,计算出△V，然后以1mV～5mV为一个档次分选电池自放电。

当然，本发明所设计的一种锂离子电池自放电的方法也可以这样设计：第一步，将分容好的锂离子电池先搁置5分钟，以0.05C～5C恒流放电，使锂离子电池的带电状态调整到0～100％SOC，然后再以0.05C～5C恒流充电1～30分钟，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，将测试好的锂离子电池在常温下储存，且以1～15天为一个测试期，进行3～7次的开路电压测试，分别记为OCV2、OCV3、……、OCVn；第三步，通过自放电计算公式△V＝OCVn-OCVn-1,计算出△V，然后以1mV～5mV为一个档次分选电池自放电。

第一步中的恒流充电或恒流放电的优选范围为0.1C～2C。

第一步中的带电状态优选的范围是5～100％SOC。

第一步中的恒流充电或恒流放电时间优选为1～10分钟。

第二步中的储存测试期优选的是4～10天为一个测试期。

作为优选，锂离子电池的正极由锂钴氧或磷酸亚铁锂构成，负极为石墨构成。

根据以上所述，本发明所设计的一种锂离子电池自放电的方法，电池在带电状态(SOC)调整时，如果是充电调整的，在充电后加一个短时间的放电工步，如果是放电调整的，加一个短时间的充电工步，达到消除极化的目的，从而减小腐蚀电流，使得自放电引起的△V占据主导地位，从而高效地完成自放电的有效分选。

根据以上所述，本发明所设计的一种锂离子电池自放电的方法，通过该方式消除了极化引起的腐蚀电流对电压降产生的影响，所得到的电压值与电池自放电线性关系明显，能够通过电压降准确地表征电池的自放电，电池在成组配对时，自放电差异小，电池包体中电池的荷电状态差异很小，电池包体循环寿命大增，几串到十几串的电池包体在无BMS条件可以将寿命提高到300次以上。

具体实施方式

实施例1：

本实施例描述的一种锂离子电池自放电的方法：第一步，将分容好的钴酸锂/三元离子电池先搁置5分钟，以0.25C的电流恒流充电，使锂离子电池的带电状态调整到90％SOC，然后再以0.1C放电10分钟，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，然后将测试好的锂离子电池在常温下储存，且分别储存到第7天、第14天、第21天、第28天和第35天对锂离子电池进行开路电压测试，并记为OCV2、OCV3、OCV4、OCV5、OCV6；第三步，通过自放电计算公式△V＝OCV6-OCV5，计算出△V，然后以3mV为一个档次分选电池自放电。

其中，钴酸锂电池包编号为1￥、2#，三元离子电池包编号为3#、4#。

实施例2：

本实施例描述的一种锂离子电池自放电的方法：第一步，将分容好的钴酸锂/三元离子电池先搁置5分钟，以2C的电流恒流充电，使锂离子电池的带电状态调整到50％SOC，然后再以2C放电1分钟，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，然后将测试好的锂离子电池在常温下储存，且储存到第5天、第10天、第15天对锂离子电池进行开路电压测试，并记为OCV2、OCV3、OCV4；第三步，通过计算公式△V＝OCV4-OCV3，计算出△V，然后以5mV为一个档次分选电池自放电。

实施例3：

本实施例描述的一种锂离子电池自放电的方法：第一步，将分容好的钴酸锂/三元离子电池先搁置5分钟，以0.1C的电流恒流充电，使锂离子电池的带电状态调整到10％SOC，然后再以0.1C放电2分钟，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，然后将测试好的锂离子电池在常温下储存，且储存到第3天、第6天、第9天、第12天、第15天和第18天对锂离子电池进行开路电压测试，并记为OCV2、OCV3、OCV4、OCV5、OCV6、OCV7；第三步，通过计算公式△V＝OCV7-OCV6，计算出△V，然后以1mV为一个档次分选电池自放电。

实施例4：

本实施例描述的一种锂离子电池自放电的方法：第一步，将分容好的钴酸锂/三元离子电池先搁置5分钟，以0.5C的电流恒流充电，使锂离子电池的带电状态调整到70％SOC，然后再以1C放电5分钟，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，然后将测试好的锂离子电池在常温下储存，且储存到第6天、第12天、第18天、第24天对锂离子电池进行开路电压测试，并记为OCV2、OCV3、OCV4、OCV5；第三步，通过计算公式△V＝OCV5-OCV4，计算出△V，然后以3mV为一个档次分选电池自放电。

实施例5：

本实施例描述的一种锂离子电池自放电的方法：第一步，将分容好的磷酸亚铁锂电池先搁置5分钟，以0.25C的电流恒流充电，使锂离子电池的带电状态调整到30％SOC，然后再以0.25C放电3分钟，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，然后将测试好的锂离子电池在常温下储存，且储存到第7天、第14天、第21天、第28天和第35天对锂离子电池进行开路电压测试，并记为OCV2、OCV3、OCV4、OCV5、OCV6；第三步，通过计算公式△V＝OCV6-OCV5，计算出△V，然后以3mV为一个档次分选电池自放电。

其中，磷酸亚铁锂电池包编号为1#、2#。

实施例6：

本实施例描述的一种锂离子电池自放电的方法：第一步，将分容好的磷酸亚铁锂电池先搁置5分钟，以0.5C的电流恒流充电，使锂离子电池的带电状态调整到80％SOC，然后再以0.25C放电9分钟，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，然后将测试好的锂离子电池在常温下储存，且储存到第5天、第10天、第15天、第20天对锂离子电池进行开路电压测试，并记为OCV2、OCV3、OCV4、OCV5；第三步，通过计算公式△V＝OCV5-OCV4，计算出△V，然后以1mV为一个档次分选电池自放电。

其中，磷酸亚铁锂电池包编号为1#、2#。

以下为根据容量、内阻、自放电等条件，将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6配好组的电池调整好SOC组合成10串的电池包，在星云老化柜上进行循环测试，记录循环300次的容量，计算出300次时的容量保持率与通过传统方式所得的锂离子电池的300次时的容量保持率的对比表：

以下为根据容量、内阻、自放电等条件，将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6配好组的电池调整好SOC组合成10串的电池包，在星云老化柜上进行循环测试，记录10串电池包的电压值，计算出分选混档概率与通过传统方式所得的锂离子电池的分选混档概率的对比表：

从以上两个表格中可以看出，通过传统方式所得的电池包容量保持率低的各个串联电池之间电压差异很大，有的电池还基本上是满电状态，有的电池已经过放电了，甚至有的电池已经因为过充过放而短路；而通过本发明自放电筛选再配组的电池虽然电压也有差异，但循环300次时未达到过充过放的水平。且根据在实际使用过程中，组合成串的电池包逐步增至到50～3000串时，通过传统方式所得的锂离子电池的容量保持率和分选混档概率的差异便会更大；而通过本发明方式所得的锂离子电池的容量保持率和分选混档概率一致性较好。

Claims

1.一种锂离子电池自放电的测试分选方法，其特征在于：第一步，将分容好的锂离子电池先搁置5分钟，以0.05C～5C的恒流充电，使锂离子电池的带电状态调整到70～100%SOC，然后再以0.05C～5C恒流放电1～30分钟，以消除极化，将放好电的锂电池搁置24h后，测试电池电压并记为OCV1；第二步，将测试好的锂离子电池在常温下储存，且进行3～7次的开路电压测试，以1～15天为一个间隔期，分别记为OCV2、OCV3、……、OCVn；第三步，通过自放电计算公式△V=OCVn-OCVn-1,计算出最后一次的开路电压与倒数第二次的开路电压的△V，然后以1mV～5mV为一个档次分选电池自放电。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电的测试分选方法，其特征在于：第一步中的恒流充电或恒流放电为0.1C～2C。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电的测试分选方法，其特征在于：第一步中的恒流放电或恒流充电时间为1～10分钟。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电的测试分选方法，其特征在于：第二步中以4～10天为一个间隔期。

5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池自放电的测试分选方法，其特征在于：锂离子电池的正极由锂钴氧或磷酸亚铁锂构成，负极为石墨构成。