CN105093124A - 一种高倍率型锂电池配组方法 - Google Patents

一种高倍率型锂电池配组方法 Download PDF

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桂裕鹏
蔡浩
赵鹏举
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Abstract

本发明公开了一种高倍率型锂电池的配组方法，包括如下步骤：将一批待配组单体电池1C恒流恒压充满电，搁置一段时间，再1C放电至规定的截止电压，记录容量C1，搁置一段时间，1C恒流恒压充满电，搁置一段时间，按照生产商规定的最大可持续倍率的电流放电，每一秒记录一次电压数据Vt，直至规定的截止电压。根据Vt与放电时间t的数据，计算出电压的一阶导数V’(t),然后根据每个电池的V’(t)数据，来计算电池放电曲线的斜率增长率Kt，并找出当Vt＜Vm（放电电压平均值）时，放电曲线斜率增长率Kt最大值所对应的电压值Vp，最后根据这批电池的C1、Vp数据正态分布进行配组。采用本发明进行配组的高倍率锂电池，能最大限度的消除了各个电池单体之间的差异，优化了电池的组合，提高了电池组的工作效率，极大的延长了锂电池的使用寿命。

Description

一种高倍率型锂电池配组方法
技术领域
本发明专利涉及一种高倍率型锂电池配组方法。
背景技术
锂电池具有容量高、体积小、重量轻等优点，已经在很多行业广泛应用。在实际应用中，很多领域都需要将多节锂电池串并联使用，以满足电压高或容量高等要求。单体锂电池之间的差异是普遍存在的，在组装成电池组之前必须通过筛选配组，以减少单体电池之间的差异。
传统的配组方法是将电池容量、电压、内阻等参数给出一定范围，在这个范围内就配成一组，这个方法的缺陷就是电池放电快终止时，各单体电池电压的差异大，极大地影响电池性能发挥，单体锂电池工作的不一致，直接导致循环寿命差。
而本发明提供一种高倍率型锂电池的配组方法采用科学的计算方法，通过电池容量、放电电压的一致性最佳优化配组，显著提升了电池组的循环寿命。
发明内容
本发明提供一种高倍率型锂电池的配组方法；
本发明专利技术方案，其特征在于它是由数据采集、数据分析、配组三个步骤组成；
所述数据采集，需要采集的数据为：1C放电容量C1，高倍率放电详细电压；
所述数据分析为对高倍率放电的详细电压进行科学的分析计算，求得放电曲线上斜率变化率最大的点，找到该点对应的电压Vp；
所述配组为将数据采集得到的一批电池的容量C1及数据分析得到的一批电池Vp进行最优化配组；
所述最优化配组是通过其正态分布，以其标准差为区间进行筛选；
为了实现上述发明目的，本发明的优选技术方案如下：
第1步：数据采集
用电池程控测试仪对电池进行如下工步的测试；
(1)1C恒流充电至限制电压
(2)恒压充电至电流至截止电流
(3)搁置10分钟
(4)1C恒流放电至截止电压，记录本步容量为C1
(5)搁置20分钟
(6)1C恒流充电至限制电压
(7)恒压充电至电流截止电流
(8)搁置10分钟
(9)根据厂商规定的倍率电流恒流放电至截止电压，记录间隔为1秒或1秒以内，记录本步电压Vt，t为放电时间
(10)1C恒流充电0.5小时截止
第2步：数据分析
2.1根据记录的电压Vt与时间t，根据公式（I）计算出其一阶导数V’(t)，然后根据公式（II）计算出放电曲线的斜率增长率Kt。计算公式如下：
公式（I）
公式（II）
2.2当Kt最大并且Vt小于放电电压平均值Vm时，对应的电池电压为Vp，将这批电池的Vp、C1数据汇总;
2.3分别计算Vp、C1的标准差σ及平均值Cm及Vm,标准差σ计算公式为公式（III）：
公式（III）
第3步：配组，根据表1方案对这批电池进行配组
表1
附图说明
图1为本发明实施案例中2并7串电池组的循环曲线图（35℃恒温环境下，2.4A、29.4V恒流恒压充电，截止电流100mA，1600W恒功率放电至21V）
具体实施案例
本案例以本公司的型号为703562的1000只电芯（批次20140705，容量1200mAh，25C倍率）的配组为基础进行分析。
这批电池组连接方式为2并7串，14只为一组
首先：数据采集
(1)1.2A恒流充电至4.2V
(2)4.2V恒压充电至电流至100mA（设备最小电流）
(3)搁置10分钟
(4)1.2A恒流放电至2.8V，记录本步容量为C1
(5)搁置20分钟
(6)1.2A恒流充电至4.2V
(7)4.2V恒压充电至电流100mA
(8)搁置10分钟
(9)30A电流恒流放电至2.8V，记录间隔为1秒，记录本步电压Vt，t为放电时间
(10)1.2A恒流充电0.5小时截止
然后：数据分析
将每个电池第（9）步放电电压数据计算一阶导数，然后再计算曲线的斜率增长率Kt及放电电压平均值Vm，找出当电压小于Vm时，Kt最大值对应的电压Vp；
最后：配组
根据每只电池的C1、Vp数据，计算出对应的标准差、平均值，然后根据表2的配组方法进行筛选配组。
表2
本案例计算出的数据如表3
表3
根据上述数据，本案例选取了一组配组优化度为良的电池组（即容量C1范围为1243~1266mAh，电压Vp范围为3408~3421mV）进行了循环寿命测试，测试曲线图见附图1。
由于篇幅有限，电池容量及电压数据太多，本案例不做列举。

Claims (6)

1.一种高倍率型锂电池配组方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)数据采集：
(a1)高倍率型锂电池在充满电后，记录1C恒流放电至截止电压的容量C1;
(a2)高倍率型锂电池在充满电后,根据厂商规定的倍率电流恒流放电至截止电压，记录间隔为1秒或1秒以内，记录本步详细电压Vt、放电时间t。
(b)数据分析：
(b1)根据记录的电压Vt与时间t，根据公式（I）计算出其一阶导数V’(t)，然后根据公式（II）计算出放电曲线的斜率增长率Kt。计算公式如下：
公式（I）
公式（II）
(b2)当Kt最大并且Vt小于放电电压平均值Vm时，对应的电池电压为Vp，将这批电池的Vp、C1的数据汇总。
(b3)分别计算Vp、C1的标准差σ及平均值Cm及Vm，公式如下：
公式（III）
(c)配组，根据表1方案对这批电池进行配组。
表I
2.根据权利要求1所述的一种高倍率型锂电池配组方法，其特征在于依照电池制造商规定的充电电流、限制电压、截止电流，通过先恒流充电至限制电压，再恒压充电至截止电流。
3.根据权利要求1所述的一种高倍率型锂电池配组方法，其特征在于所述截止电压为电池制造商规定的放电终止电压。
4.根据权利要求1所述的一种高倍率型锂电池配组方法，其特征在于所述锂电池为高倍率锂电池，放电倍率2C以上。
5.根据权利要求1所述的一种高倍率型锂电池配组方法，其特征在于工步(a2)记录时间间隔为1秒或1秒以内。
6.根据权利要求1所述的一种高倍率型锂电池配组方法，其特征在于工步(c)配组时，C1、Vp数值必须同时满足对应区间，否则为其他。
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