CN105489962B - 一种废旧动力锂离子电池回收利用方法 - Google Patents

一种废旧动力锂离子电池回收利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种废旧动力锂离子电池回收利用方法，解决废旧动力锂离子电池余能有效利用的问题，最大限度的发挥动力电池的利用价值。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种废旧动力锂离子电池回收利用方法，一、信息采集，查看电池组上的铭牌、标签信息；二、性能检测，A、电池单体电压检测，B、电池单体内阻检测，C、容量检测，D、自放电检测；第三步：可利用性判断。本发明的有益技术效果是:对废旧电池进行回收利用，充分发挥了废旧动力电池的余能利用价值；通过对电池电压、内阻、容量、容量保持率、自放电率的系统测试，有效提高了废旧电池再一次组合的一致性效果，进而保证了回收后电池的使用寿命。

Description

一种废旧动力锂离子电池回收利用方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种废旧动力锂离子电池回收利用方法。
背景技术
由于锂离子电池具有能量密度高、自放电小、循环性能优越等优点，动力锂离子电池得到广泛应用于电动汽车、电动自行车、电动工具中。但是随着锂离子电池消费量的增加，越来越多的锂离子电池在经过长期充放电后，丧失了正常的使用价值，成为废旧电池。且动力电池多数在放电容量＜70%时就不再使用，但此时其能量密度和综合性能仍不次于新的铅酸电池。另外，废旧锂离子电池的正负极材料、电解质、电解液溶剂存在着潜在的环境污染性，随着废旧锂离子电池的数量的增加，污染累计效应的增大，废旧锂离子电池也对环境产生较大影响。因此缓解电池报废处理对环境造成的压力及最大限度的发挥废旧动力锂离子电池的余能利用，具有重要的环保节能意义。
发明内容
本发明提供一种废旧动力锂离子电池回收利用方法，解决废旧动力锂离子电池余能有效利用的问题，最大限度的发挥动力电池的利用价值。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种废旧动力锂离子电池回收利用方法，其特征在于：将废旧的动力锂离子电池依次进行信息采集、性能检测、可利用性判断，其具体步骤如下所述，一、信息采集，查看电池组上的铭牌、标签信息，对电池组或模块正极材料体系、标称电压、标称容量信息进行收集，做好记录，其中标称容量为C0；
二、性能检测，
A、电池单体电压检测，
1）电池单体电压＜1V做好分类标识，待进一步测试；
2）电池单体电压≥1V做好分类标识，待进一步测试；
电池模块电压检测，
1）每一串电压＜1V做好分类标识，待进一步测试；
2）每一串电压≥1V做好分类标识，待进一步测试；
B、电池单体内阻检测，
1）对电池单体内阻测试，检测15-25只，记录数据，去掉最大和最小的各4-6个数据，用余下数据计算电池内阻的平均值R。
2）电池内阻大于2R的电池报废分解回收，电池内阻合格的，分类标识，待进一步测试；
电池模块内阻检测，
1）对电池模块做内阻测试，检测15-25组每串电池内阻，记录数据，去掉最大和最小的各4-6个组的数据，用余下数据计算每串电池内阻的平均值R；
2）内阻大于2R的电池，拆解成单体按单体电池进行测试，内阻合格的，分类标识，待进一步测试；
C、容量检测，
1）电压＜1V的电池单体及电池模块，采用I5进行试充电，时间1~2小时，试充电期间内，若出现电池充电、发热异常的需及时停止充电，无需继续测试，报废处理；试充电无问题的且电压≥1V的进行下一步测试；
2）充放电测试工步，充电环境温度为25±5℃，
工步1：恒流恒压充电，电池以I3电流充到电压U1时转为恒压充电，截止电流为0.03I3，结束后静置5~20分钟；
工步2：恒流放电，电池以I3电流放电至电压为U2时，停止放电静置5~20分钟；
工步3：恒流恒压充电，电池以I3电流充到电压为U1时转为恒压充电，截止电流为（0.01~0.03）I3，结束后静置5~20分钟；
工步4：恒流放电，电池以I3电流放电至电压为U2时，停止放电静置5分钟，放电容量标识为C1；
工步5：恒流充电，电池以I3电流充电85~95分钟，停止充电，充电容量标识为C2，电池容量保持率计算公式为：ξ=C1/C0×100%；
D、自放电检测
电池做完容量检测后，电池在45±3℃环境下，搁置7~8天，搁置时间结束后，在25±5℃环境下搁置6~10小时，进行充放电测试，测试工步如下，
工步1：恒流放电，电池以I3电流放电至电压为U2时，停止放电，静置5~20分钟，放电容量标识为C3；
工步2：恒流充电，电池以I3电流充电90分钟，停止充电，电池自放电率计算公式为η=（1-C3/C2）×100%；
三：可利用性判断，
通过ξ值判断，当ξ＜40%时，电池报废处理；当40%≤ξ＜70%时，可用于照明，备用电源，当ξ≥70%时，可用于照明、备用电源和小型动力装置；
通过η值判断，当η＜15%时，适用于单只、单串或多串组合，当15≤η＜50时，适用于单串或单只使用，当η≥50%时，电池报废处理。
所述动力锂离子电池为磷酸铁锂电池、镍钴锰酸锂电池、镍钴铝酸锂电池或锰酸锂电池的一种。
所述磷酸铁锂电池电压U1为n×3.65V，U2为n×2.5V；镍钴锰酸锂电池、镍钴铝酸锂电池及锰酸锂电池电压U1为n×4.2V，U2为n×2.75V，n为电池串联数量。
本发明的有益技术效果是:
1.对废旧电池进行回收利用，充分发挥了废旧动力电池的余能利用价值；2.通过电池容量保持率ξ和电池自放电率ξ，筛选分类使用，明确电池的组合方式和使用方向，简单易行；3.通过对电池电压、内阻、容量、容量保持率、自放电率的系统测试，有效提高了废旧电池再一次组合的一致性效果，进而保证了回收后电池的使用寿命。
具体实施方式
下文中出现的I3、I5分别是指3小时率放电电流和5小时率放电电流，不同容量的锂离子电池放电电流是不同的。
实施例1
现以磷酸铁锂体系废旧动力锂离子电池回收利用方法为例，以48V120Ah电池组体为例，将废旧的动力锂离子电池进行信息采集、性能检测、可利用性判断。具体步骤如下。
第一步：信息采集，查看电池组上的铭牌、标签等信息，对电池组或模块的采用正极材料体系、标称电压、标称容量信息进行收集，并做好记录，其中标称容量标识为C0。
第二步： 性能检测，对电池组全部拆成电池单体进行检测。
A：电压检测，检测结果如表2所示。
B:内阻检测，电池单体：内阻平均值R的确定如表3所示，平均值R=17.6mΩ。内阻检测结果如表4所示，52只报废处理，548只进行下一步容量检测。
C：容量检测
1）电压＜1V的电池单体，内阻检测后还剩余41只，采用600mA（I5）电流进行试充电，时间1h。试充电过程中有12只异常，29只正常。试充电无问题的及电压≥1V的按照2）工步进行测试。
2）充放电测试工步，充电环境温度为25±5℃。如表5所示。
3）电池容量保持率计算公式为：ξ=C1/C0×100%。测试结果如表6所示。ξ＜40%的有36只，进行报废处理，其余的500只进行自放电检测。
D:自放电检测，电池做完容量检测后，电池在45±3℃环境下，搁置7天。搁置时间结束后，在25±5℃环境下搁置6小时，进行充放电测试，测试工步如下：
工步1：恒流放电，电池以1000mA（I3）电流放电至电压为2.5V（U2）时，停止放电，静置5分钟。放电容量标识为C3。
工步2：恒流充电，电池以1000mA（I3）电流充电90分钟，停止充电。
电池自放电率计算公式为η=（1-C3/C2）×100%。测试结果如表6所示，当η≥50%的有96只进行报废处理。
第三步：可利用性判断，如表6所示
通过先后进行ξ值判断、η值判断，最终电池剩余量为404只，可用于照明、备用电源、小型动力等，占电池总量的67.33%，回收后的电池循环使用寿命＞500次，使废旧动力电池得到较好的回收利用。

Claims (3)

1.一种废旧动力锂离子电池回收利用方法，其特征在于：将废旧的动力锂离子电池依次进行信息采集、性能检测、可利用性判断，其具体步骤如下所述，一、信息采集，查看电池组上的铭牌、标签信息，对电池组或模块正极材料体系、标称电压、标称容量信息进行收集，做好记录，其中标称容量为C0；
二、性能检测，
A、电池单体电压检测，
1）电池单体电压＜1V做好分类标识，待进一步测试；
2）电池单体电压≥1V做好分类标识，待进一步测试；
电池模块电压检测，
1）每一串电压＜1V做好分类标识，待进一步测试；
2）每一串电压≥1V做好分类标识，待进一步测试；
B、电池单体内阻检测，
1）对电池单体内阻测试，检测15-25只，记录数据，去掉最大和最小的各4-6个数据，用余下数据计算电池内阻的平均值R；
2）电池内阻大于2R的电池报废分解回收，电池内阻合格的，分类标识，待进一步测试；
电池模块内阻检测，
1）对电池模块做内阻测试，检测15-25组每串电池内阻，记录数据，去掉最大和最小的各4-6个组的数据，用余下数据计算每串电池内阻的平均值R；
2）内阻大于2R的电池，拆解成单体按单体电池进行测试，内阻合格的，分类标识，待进一步测试；
C、容量检测，
1）电压＜1V的电池单体及电池模块，采用I5进行试充电，时间1~2小时，试充电期间内，若出现电池充电、发热异常的需及时停止充电，无需继续测试，报废处理；试充电无问题的且电压≥1V的进行下一步测试；
2）充放电测试工步，充电环境温度为25±5℃，
工步1：恒流恒压充电，电池以I3电流充到电压U1时转为恒压充电，截止电流为0.03I3，结束后静置5~20分钟；
工步2：恒流放电，电池以I3电流放电至电压为U2时，停止放电静置5~20分钟；
工步3：恒流恒压充电，电池以I3电流充到电压为U1时转为恒压充电，截止电流为（0.01~0.03）I3，结束后静置5~20分钟；
工步4：恒流放电，电池以I3电流放电至电压为U2时，停止放电静置5分钟，放电容量标识为C1；
工步5：恒流充电，电池以I3电流充电85~95分钟，停止充电，充电容量标识为C2，电池容量保持率计算公式为：ξ=C1/C0×100%；
D、自放电检测
电池做完容量检测后，电池在45±3℃环境下，搁置7~8天，搁置时间结束后，在25±5℃环境下搁置6~10小时，进行充放电测试，测试工步如下，
工步1：恒流放电，电池以I3电流放电至电压为U2时，停止放电，静置5~20分钟，放电容量标识为C3；
工步2：恒流充电，电池以I3电流充电90分钟，停止充电，电池自放电率计算公式为η=（1-C3/C2）×100%；
三：可利用性判断，
通过ξ值判断，当ξ＜40%时，电池报废处理；当40%≤ξ＜70%时，可用于照明，备用电源，当ξ≥70%时，可用于照明、备用电源和小型动力装置；
通过η值判断，当η＜15%时，适用于单只、单串或多串组合，当15≤η＜50时，适用于单串或单只使用，当η≥50%时，电池报废处理。
2.根据权利要求1所述的废旧动力锂离子电池回收利用方法，其特征在于：所述动力锂离子电池为磷酸铁锂电池、镍钴锰酸锂电池、镍钴铝酸锂电池或锰酸锂电池的一种。
3.根据权利要求2所述废旧动力锂离子电池回收利用方法，其特征在于：所述磷酸铁锂电池电压U1为n×3.65V，U2为n×2.5V；镍钴锰酸锂电池、镍钴铝酸锂电池及锰酸锂电池电压U1为n×4.2V，U2为n×2.75V，n为电池串联数量。
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