CN105396800A - 一种锂离子蓄电池筛选方法 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子蓄电池筛选方法，属于卫星电源领域。为了解决现有皮纳卫星电源分系统中蓄电池的生产成本高的问题。所述方法包括：步骤一：对所有待筛选的锂离子蓄电池进行物理特性测试，获得蓄电池尺寸和质量，淘汰全跳动值异常的蓄电池；步骤二：进行电化学特性测试，测量开路电压；步骤三：获得充放电容量；步骤四：进行振动测试，再与上一次的测量相比，淘汰开路电压变化异常或充放电容量变化异常的蓄电池；步骤五：进行真空漏率测试，再与上一次的测量相比，将全跳动值、质量变化、充放电容量变化或开路电压变化异常的蓄电池淘汰，剩余的锂离子蓄电池为筛选后获得的锂离子蓄电池。本发明筛选出的蓄电池用于皮纳卫星电源分系统中。

Description

一种锂离子蓄电池筛选方法
技术领域
本发明属于卫星电源领域。
背景技术
皮纳卫星是航天技术发展的一个方向，相比于其他类型的卫星，皮纳卫星具有设计研制周期短、成本低、便于模块化和批量化生产、便于管理等特点，有利于开展新技术的在轨试验验证。目前，大量科研机构和大学都在开展皮纳卫星的研究，且有大量皮纳卫星已成功在轨飞行。
卫星的电源系统是卫星的重要核心系统之一，担负着为整星供电的重要任务，是卫星的生命线。对于皮纳卫星而言，电源系统必须具有可靠性高、效率高、质量轻、体积小等特点，才能保证安全可靠为整星供电，保证卫星在其设计寿命内正常工作。皮纳卫星中的蓄电池需要有使用寿命长、比能量比较高、具备高功率承受力、重量轻、自放电率低的特性。所以需要专门为皮纳卫星生产这种蓄电池，进而成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有皮纳卫星电源分系统中蓄电池的生产成本高的问题，本发明提供一种锂离子蓄电池筛选方法。
本发明的一种锂离子蓄电池筛选方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：对所有待筛选的锂离子蓄电池进行物理特性测试：
对所有待筛选的蓄电池编号，并记录尺寸和质量，检测蓄电池是否有的凸起和凹痕，若有，对应编号，测量该电池的全跳动值，淘汰全跳动值异常的蓄电池；
步骤二：对步骤一剩余的锂离子蓄电池进行电化学特性测试，测量所有蓄电池的开路电压；
步骤三：对步骤二剩余蓄电池进行至少一次的充放电循环，获得充放电容量；
步骤四：对步骤三中的蓄电池进行振动测试：对充满电的蓄电池的每个轴向进行振动测试，振动测试结束后，测量蓄电池的开路电压和充放电容量，与上一次的测量相比，淘汰开路电压变化异常或充放电容量变化异常的蓄电池；
步骤五：对步骤四剩余的蓄电池进行真空漏率测试：将充满电的蓄电池放入真空罐中，对真空罐抽真空，保持真空状态，再对真空罐重新加压至常压状态；获得此时的蓄电池的全跳动值、质量、充放电容量和开路电压，与上一次的测量相比，将全跳动值、质量变化、充放电容量变化或开路电压变化异常的蓄电池淘汰，剩余的锂离子蓄电池为筛选后获得的锂离子蓄电池。
步骤三中，充放电循环的过程为：
对蓄电池充电时，使用0.5C电流充电至4.2V，然后保持4.2V恒压充电，直到电流减小至50mA；充电结束后静置10分钟；
蓄电池放电时，放电电流为0.5C，放电至截止电压3.0V；放电结束后静置10分钟；C为倍率。
步骤四中，对充满电的蓄电池的每个轴向进行振动测试15分钟，对蓄电池施加的信号如下表：
频率 标准
20～80Hz +3dB/倍频程
80～350Hz 0.1g2/Hz
350～2000Hz -3dB/倍频程
所述步骤五中，真空漏率测试的具体方法为：将充满电的蓄电池放入真空罐中，以8psi/min的速率抽真空，保持真空状态10-5Torr，6小时后，以9psi/min的速率对真空罐重新加压至常压状态。
所述全跳动值大于0.1mm为异常，开路电压变化的百分比大于0.1％为异常，充放电容量变化的百分比大于5％为异常，质量变化的百分比大于0.1％为异常。
本发明的有益效果在于，本发明提出了一种从商业级产品中筛选出航天级产品的锂离子蓄电池筛选方法，包括物理和电性能特性测试、振动测试和真空漏率测试三个阶段，本发明降低了现有皮纳卫星电源分系统中蓄电池组的生产成本，使筛选出来的锂离子蓄电池具备足够的可靠性与安全性。本发明适用于铝壳锂电池与钢壳锂电池，而不适用于软包锂电池。
附图说明
图1为具体实施方式的流程示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，筛选电池型号为18650锂离子蓄电池，本实施方式所述的一种锂离子蓄电池筛选方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：对所有待筛选的锂离子蓄电池进行物理特性测试：
对所有待筛选的蓄电池编号，并记录尺寸和质量，检测蓄电池是否有的凸起和凹痕，若有，对应编号，测量该电池的全跳动值，淘汰全跳动值大于0.1mm的蓄电池；
步骤二：对步骤一剩余的锂离子蓄电池进行电化学特性测试，测量所有蓄电池的开路电压；
步骤三：对步骤二剩余蓄电池进行至少一次的充放电循环，获得充放电容量；
充放电循环的过程为：
对蓄电池充电时，使用0.5C(1.4A)电流充电至4.2V，然后保持4.2V恒压充电，直到电流减小至50mA；充电结束后静置10分钟；
蓄电池放电时，放电电流为0.5C(1.4A)，放电至截止电压3.0V；放电结束后静置10分钟；C为倍率，充放电倍率＝充放电电流/额定容量。
步骤一至步骤三是进行性能和安全性测试之前，对所有蓄电池进行的初始筛选和性能测试。
步骤四：对步骤三中的蓄电池进行振动测试：对充满电的蓄电池的每个轴向进行振动测试15分钟，振动测试结束后，测量蓄电池的开路电压和充放电容量，与上一次的测量相比，淘汰开路电压变化的百分比大于0.1％的蓄电池，淘汰充放电容量变化的百分比大于5％的蓄电池；
振动测试时，对蓄电池施加的振动信号如下表：
频率 功率谱密度
20～80Hz +3dB/倍频程
80～350Hz 0.1g2/Hz
350～2000Hz -3dB/倍频程
步骤五：对步骤四剩余的蓄电池进行真空漏率测试：将充满电的蓄电池放入真空罐中，以8psi/min的速率抽真空，保持真空状态10-5Torr，6小时后，以9psi/min的速率对真空罐重新加压至常压状态；判断此时的蓄电池是否出现泄漏、变形或排气，获得此时的蓄电池的全跳动值、质量、充放电容量和开路电压，与上一次的测量相比，将全跳动值大于0.1mm、质量变化的百分比大于0.1％、充放电容量变化的百分比大于5％或开路电压变化的百分比大于0.1％的蓄电池淘汰，剩余的锂离子蓄电池为筛选后获得的锂离子蓄电池。

Claims (5)

1.一种锂离子蓄电池筛选方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一：对所有待筛选的锂离子蓄电池进行物理特性测试：
对所有待筛选的蓄电池编号，并记录尺寸和质量，检测蓄电池是否有的凸起和凹痕，若有，对应编号，测量该电池的全跳动值，淘汰全跳动值异常的蓄电池；
步骤二：对步骤一剩余的锂离子蓄电池进行电化学特性测试，测量所有蓄电池的开路电压；
步骤三：对步骤二剩余蓄电池进行至少一次的充放电循环，获得充放电容量；
步骤四：对步骤三中的蓄电池进行振动测试：对充满电的蓄电池的每个轴向进行振动测试，振动测试结束后，测量蓄电池的开路电压和充放电容量，与上一次的测量相比，淘汰开路电压变化异常或充放电容量变化异常的蓄电池；
步骤五：对步骤四剩余的蓄电池进行真空漏率测试：将充满电的蓄电池放入真空罐中，对真空罐抽真空，保持真空状态，再对真空罐重新加压至常压状态；获得此时的蓄电池的全跳动值、质量、充放电容量和开路电压，与上一次的测量相比，将全跳动值、质量变化、充放电容量变化或开路电压变化异常的蓄电池淘汰，剩余的锂离子蓄电池为筛选后获得的锂离子蓄电池。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子蓄电池筛选方法，其特征在于，步骤三中，充放电循环的过程为：
对蓄电池充电时，使用0.5C电流充电至4.2V，然后保持4.2V恒压充电，直到电流减小至50mA；充电结束后静置10分钟；
蓄电池放电时，放电电流为0.5C，放电至截止电压3.0V；放电结束后静置10分钟；C为倍率。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子蓄电池筛选方法，其特征在于，
步骤四中，对充满电的蓄电池的每个轴向进行振动测试15分钟，对蓄电池施加的信号如下表：
频率 功率谱密度 20～80Hz +3dB/倍频程 80～350Hz 0.1g2/Hz 350～2000Hz -3dB/倍频程
。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子蓄电池筛选方法，其特征在于，
所述步骤五中，真空漏率测试的具体方法为：将充满电的蓄电池放入真空罐中，以8psi/min的速率抽真空，保持真空状态10-5Torr，6小时后，以9psi/min的速率对真空罐重新加压至常压状态。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子蓄电池筛选方法，其特征在于，全跳动值大于0.1mm为异常，开路电压变化的百分比大于0.1％为异常，充放电容量变化的百分比大于5％为异常，质量变化的百分比大于0.1％为异常。
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