CN106654420B - 锂离子电池容量分选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池容量分选方法，包括：对锂离子电池进行第一次恒流恒压充电并充至第一电压、第一截止电流时停止充电；对锂离子电池进行第二次恒流恒压充电并充至第二电压、第二截止电流时停止充电，第二电压大于第一电压，且第二电压小于或等于锂离子电池的充电终止电压；获取锂离子电池从充电电流为第一截止电流至充电电流为第二截止电流的充电过程中获得的充电容量；根据上述充电容量对锂离子电池进行容量分选。该锂离子电池容量分选方法只需对锂离子电池进行充电，即可对该锂离子电池进行电池容量分选，与传统的容量分选方法相比，免去了放电和多次充放电的步骤，既减少了容量分选时间，又提高了生产效率。

Description

锂离子电池容量分选方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造领域，特别涉及一种锂离子电池容量分选方法。
背景技术
锂离子电池具有电压高、比能量大、充放电寿命长等优点，因此被广泛应用于电子产品、便携式小型电器、储能系统等多个领域的产品中。
在锂离子电池的生产过程中，需要对锂离子电池的实际容量进行评估，从而分选出实际容量不合格的锂离子电池。在传统的锂离子电池容量分选方法中，应用最广泛的是方法是通过对锂离子电池进行多次充放电得出放电容量，然后根据放电容量来确定锂离子电池的实际容量是否合格。其中充放电工艺一般是先对锂离子电池恒流恒压充电至接近充电终止电压的截止电压(如4.35V)，然后再恒流放电至接近放电终止电压的截止电压(如3.0V)。然而上述方法容量分选时间长，仅一次充放电就需6h-12h小时，工作效率较低；而且需要投入大量的设备、人力资源，成本较高。
发明内容
基于此，有必要针对传统的锂离子电池容量分选方法容量分选时间长的问题，提供一种锂离子电池容量分选方法，能降低容量分选时间，提高生产效率。
一种锂离子电池容量分选方法，包括：
对锂离子电池进行第一次恒流恒压充电，其中以第一充电电流进行恒流充电并充至第一电压，再进行恒压充电并于充电电流减小为第一截止电流时停止充电；
对所述锂离子电池进行第二次恒流恒压充电，其中以第二充电电流进行恒流充电并充至第二电压，再进行恒压充电并于充电电流减小为第二截止电流时停止充电；所述第二电压大于所述第一电压，且所述第二电压小于或等于所述锂离子电池的充电终止电压；
获取所述锂离子电池从充电电流为所述第一截止电流至充电电流为所述第二截止电流的充电过程中获得的充电容量；
根据所述充电容量对所述锂离子电池进行容量分选。
在其中一个实施例中，所述第一充电电流介于0.1C至0.3C之间。
在其中一个实施例中，所述第一电压介于3.0V至3.85V之间。
在其中一个实施例中，所述第一截止电流介于所述第一充电电流的1/20至1/10之间。
在其中一个实施例中，所述第二充电电流介于0.5C至0.7C之间。
在其中一个实施例中，所述第二电压小于或等于4.4V。
在其中一个实施例中，所述第二截止电流介于所述第二充电电流的1/20至1/10之间。
在其中一个实施例中，在根据所述充电容量对所述锂离子电池进行容量分选的步骤中，容量分选的方法为：若所述充电容量处于与所述锂离子电池实际容量合格范围对应的充电容量范围内，则判定所述锂离子电池的实际容量合格。
在其中一个实施例中，所述锂离子电池实际容量合格范围为2470mAh至2717mAh时，所述充电容量范围为1021mAh至1293mAh。
在其中一个实施例中，所述实际容量合格范围为3020mAh至3300mAh之间时，所述充电容量范围为1200mAh至1497mAh。
上述锂离子电池容量分选方法具有的有益效果为：该锂离子电池容量分选方法通过对锂离子电池进行第一次恒流恒压充电并充至第一电压，再对该锂离子电池进行第二次恒流恒压充电并充至第二电压，然后获取锂离子电池从充电电流为第一截止电流至充电电流为第二截止电流的充电过程中获得的充电容量，即可根据该充电容量对锂离子电池进行容量分选。因此，该锂离子电池容量分选方法只需对锂离子电池进行充电，即可对该锂离子电池进行电池容量分选，与传统的容量分选方法相比，免去了放电和多次充放电的步骤，既减少了容量分选时间，又提高了生产效率。
附图说明
图1为一实施例的锂离子电池容量分选方法的流程图。
图2为验证图1所示实施例的实验一中充电容量C1、实际容量C2的相关性曲线结果图。
图3为验证图1所示实施例的实验二中充电容量C1、实际容量C2的相关性曲线结果图。
具体实施方式
为了更清楚的解释本发明提供的锂离子电池容量分选方法，以下结合实施例作具体的说明。图1为一实施例的锂离子电池容量分选方法的流程图。
如图1所示，锂离子电池容量分选方法包括以下步骤：
S110、对锂离子电池进行第一次恒流恒压充电。其中，以第一充电电流进行恒流充电并充至第一电压，再进行恒压充电并于充电电流减小为第一截止电流时停止充电。
具体的，为了保证锂离子电池在化成时形成稳定的SEI膜(solid electrolyteinterface，固体电解质界面膜)，将第一充电电流控制为0.1C至0.3C之间。
具体的，第一电压介于3.0V至3.85V之间。
具体的，第一截止电流介于第一充电电流的1/20至1/10之间。这样做的优势在于：既能使得充入锂离子电池的电量接近对应第一电压的理想充入电量，又能减少充电时间。
S120、对锂离子电池进行第二次恒流恒压充电。其中，以第二充电电流进行恒流充电并充至第二电压，再进行恒压充电并于充电电流减小为第二截止电流时停止充电。同时第二电压大于第一电压，且该第二电压小于或等于锂离子电池的充电终止电压。
具体的，第二充电电流介于0.5C至0.7C之间。这样做的优势在于：保证锂离子电池在化成时形成稳定的SEI膜，且能够加快充电的效率，减少充电时间。
具体的，第二电压小于或等于4.4V。在传统容量分选方法中，需对锂离子电池进行多次充放电后才能进行容量分选，因此待容量分选完毕还需对锂离子电池进行充电后才能正常使用。在本实施例中，不需要对锂离子电池进行放电，直接将锂离子电池的电压充至第二电压即能进行容量分选，在容量分选完毕后，由于第二电压小于或等于4.4V，已接近充电终止电压，因此锂离子电池不需要再次充电即能够满足后续使用的要求，或者即使需要充电，充电时间也比传统方法从放电终止电压开始充电所消耗的时间短的多，因此本实施例提供的容量分选方法更便于后续生产使用。
具体的，第二截止电流介于第二充电电流的1/20至1/10之间。这样做的优势在于：既能使得充入锂离子电池的电量接近对应第二电压的理想充入电量，又能减少充电时间。
S130、获取锂离子电池从充电电流为第一截止电流至充电电流为第二截止电流的充电过程中获得的充电容量。也就是说，该充电容量的计算起始时间是步骤S110中充电电流减小为第一截止电流的时刻，而该充电容量的计算截止时间是步骤S120中充电电流减小为第二截止电流的时刻，那么从起始时间至截止时间的这段时间内向锂离子电池内共充入的容量即为上述充电容量。
需要说明的是，这一步骤在实际操作中是与步骤S110、S120同时进行的，如此，就能更进一步减少充电时间。
S140、根据上述充电容量对锂离子电池进行容量分选。
需要说明的是，锂离子电池的充电容量与实际容量存在线性的相关性，因此只要知道锂离子电池的实际容量合格范围，就可以确定与实际容量合格范围对应的充电容量范围。因此，在本实施例中，只需判断步骤S130中获得的充电容量是否处于与实际容量合格范围对应的充电容量范围内，若是，即可判定锂离子电池实际容量合格，否则判定锂离子电池实际容量不合格。
具体的，实际容量合格范围为2470mAh至2717mAh时，充电容量范围为1021mAh至1293mAh。也就是说，对于实际容量合格范围为2470mAh至2717mAh的锂离子电池来说，只要充电容量处于充电容量范围1021mAh至1293mAh之间，则可判定锂离子电池的实际容量合格。
具体的，实际容量合格范围为3020mAh至3300mAh时，充电容量范围为1200mAh至1497mAh。也就是说，对于实际容量合格范围为3020mAh至3300mAh的锂离子电池来说，只要充电容量处于充电容量范围1200mAh至1497mAh之间，则可判定锂离子电池的实际容量合格。
为了进一步验证本实施例提供的锂离子电池容量分选方法的可行性，申请人提供了实验验证结果。在以下实验中，申请人分别针对两种实际容量合格范围不同的锂离子电池，测试充电容量和实际容量的相关性结果，从而对充电容量与实际容量之间具有的线性关系进行验证；同时还验证了利用本实施例提供的锂离子容量分选方法进行容量分选耗时较短的优势。
其中，测试充电容量和实际容量的相关性结果主要思路是：选取若干实际容量合格范围相同的锂离子电池，首先对各锂离子电池按步骤S110至步骤S130得出充电容量，再利用传统的充放电测试方法得出各锂离子电池的实际容量，最后根据各锂离子电池的充电容量与实际容量得出充电容量与实际容量的相关性结果。具体实验情况如下：
实验一：以聚合物软包锂离子电池V435964P-2450mAh为例，实际容量合格范围为2470mAh至2717mAh，在实验中共选取112块聚合物软包锂离子电池，具体实验步骤如下：
1、测试各聚合物软包锂离子电池的充电容量：
第一次恒流恒压充电：将各聚合物软包锂离子电池以0.3C的电流进行恒流充电并充至3.79V，再进行恒压充电并于充电电流减小为0.03C时截止，这一过程耗时80min。
第二次恒流恒压充电：将各聚合物软包锂离子电池以0.5C的电流进行恒流充电并充至4.0V，再进行恒压充电并于充电电流减小为0.05C时截止，这一过程耗时168min。
记录各聚合物软包锂离子电池的充电容量，记为C1。
2、测试各聚合物软包锂离子电池的实际容量：将各聚合物软包锂离子电池以0.5C的电流进行恒流充电并充至4.35V，再进行恒压充电并于充电电流减小为0.05C时截止，最后以0.5C的电流进行放电并于电压降为3.0V停止放电，最后记录各聚合物软包锂离子电池的实际容量，记为C2。
各聚合物软包锂离子电池的充电容量C1、实际容量C2的数据统计结果如表1所示，另外图2示出了充电容量C1、实际容量C2的相关性曲线结果图。
表1 充电容量C1、实际容量C2的数据统计结果
编号 C1 C2 编号 C1 C2 编号 C1 C2 编号 C1 C2
1 1084 2529 29 1064 2512 57 1078 2526 85 1053 2505
2 1070 2518 30 1066 2511 58 1077 2520 86 1071 2513
3 1076 2518 31 1058 2509 59 1074 2521 87 1074 2518
4 1075 2521 32 1079 2521 60 1080 2523 88 1077 2530
5 1053 2493 33 1069 2513 61 1020 2468 89 1065 2516
6 1085 2527 34 1053 2494 62 1073 2513 90 1084 2529
7 1077 2518 35 1061 2509 63 1072 2515 91 1034 2485
8 1070 2507 36 1073 2518 64 1067 2505 92 1038 2478
9 1046 2498 37 1076 2527 65 1070 2509 93 1039 2492
10 1025 2475 38 1067 2505 66 1067 2522 94 1041 2495
11 1026 2480 39 1048 2492 67 1065 2523 95 1044 2494
12 1053 2498 40 1079 2515 68 1058 2509 96 1040 2493
13 1048 2500 41 1048 2492 69 1074 2521 97 1051 2495
14 1046 2492 42 1067 2509 70 1074 2523 98 1039 2491
15 1081 2526 43 1069 2503 71 1075 2522 99 1039 2481
16 1028 2474 44 1057 2506 72 1064 2503 100 1030 2479
17 1029 2475 45 1054 2505 73 1055 2502 101 1028 2477
18 1075 2515 46 1057 2507 74 1078 2527 102 1084 2529
19 1028 2486 47 1068 2526 75 1057 2504 103 1043 2486
20 1074 2528 48 1073 2507 76 1072 2518 104 1037 2489
21 1080 2528 49 1052 2493 77 1060 2514 105 1043 2485
22 1068 2518 50 1063 2517 78 1062 2519 106 1045 2488
23 1061 2512 51 1064 2521 79 1077 2517 107 1046 2487
24 1047 2491 52 1081 2516 80 1079 2516 108 1038 2483
25 1071 2516 53 1076 2512 81 1063 2505 109 1013 2466
26 1066 2514 54 1055 2498 82 1054 2490 110 1017 2464
27 1071 2515 55 1050 2494 83 1072 2523 111 1014 2462
28 1061 2499 56 1072 2519 84 1066 2516 112 1074 2520
由图2所示的结果可以看出，对于试验一中的聚合物软包锂离子电池来说，充电容量C1和实际容量C2呈线性关系，因此只要找出与实际容量合格范围对应的充电容量范围，那么即可根据充电容量C1来直接判断聚合物软包锂离子电池的实际容量C2是否合格。
再由表1和图2可以得出，与实际容量合格范围2470mAh至2717mAh对应的充电容量范围为1021mAh至1293mAh，因此只要聚合物软包锂离子电池V435964P-2450mAh的充电容量处于1021mAh至1293mAh之间，则可判定实际容量合格。同时由实验一还可以得出，利用本实施例提供的锂离子电池容量分选方法共消耗的时间为248min，而传统的容量分选方法仅一次充放电就需6h-12h小时，因此，可以证明本实施例提供的锂离子电池容量分选方法节省了容量分选的时间。
实验二：以聚合物软包锂离子电池V385799P-3000mAh为例，实际容量合格范围为3020-3300mAh，在实验中共选取127块聚合物软包锂离子电池，具体实验步骤如下：
1、测试各聚合物软包锂离子电池的充电容量：
第一次恒流恒压充电：将各聚合物软包锂离子电池以0.3C的电流进行恒流充电并充至3.8V，再进行恒压充电并于充电电流减小为0.03C时截止，这一过程耗时85min。
第二次恒流恒压充电：将各聚合物软包锂离子电池以0.5C的电流进行恒流充电并充至4.1V，再进行恒压充电并于充电电流减小为0.05C时截止，这一过程耗时175min。
记录各聚合物软包锂离子电池的充电容量，记为C1。
2、测试各聚合物软包锂离子电池的实际容量：将各聚合物软包锂离子电池以0.5C的电流进行恒流充电并充至4.35V，再进行恒压充电并于充电电流减小为0.05C时截止，最后以0.5C的电流进行放电并于电压降为3.0V停止放电，同时记录各聚合物软包锂离子电池的实际容量，记为C2。
各聚合物软包锂离子电池的充电容量C1、实际容量C2的数据统计结果如表2所示，另外图3示出了充电容量C1、实际容量C2的相关性曲线结果图。
由图3所示的结果可以看出，对于试验二中的聚合物软包锂离子电池来说，充电容量C1和实际容量C2同样呈线性关系，因此只要找出与实际容量合格范围对应的充电容量范围，那么即可根据充电容量C1来直接判断聚合物软包锂离子电池的实际容量C2是否合格。
再由表2和图3可以得出，与实际容量合格范围3020mAh至3300mAh对应的充电容量范围1200mAh至1497mAh，因此只要聚合物软包锂离子电池V385799P-3000mAh的充电容量处于1200mAh至1497mAh之间，则可判定实际容量合格。同时由实验还可以得出，利用本实施例提供的锂离子电池容量分选方法对电池进行分选共消耗的时间为260min，而传统的容量分选方法仅一次充放电就需6h-12h小时，因此，同样可以证明本实施例提供的锂离子电池容量分选方法节省了容量分选的时间。
表2 充电容量C1、实际容量C2的数据统计结果
编号 C1 C2 编号 C1 C2 编号 C1 C2 编号 C1 C2
1 1270 3092 33 1238 3056 65 1225 3054 97 1210 3031
2 1256 3081 34 1266 3079 66 1231 3051 98 1225 3045
3 1262 3081 35 1262 3075 67 1232 3050 99 1202 3023
4 1261 3084 36 1240 3061 68 1260 3083 100 1229 3048
5 1238 3056 37 1235 3057 69 1268 3083 101 1243 3061
6 1255 3070 38 1257 3082 70 1271 3087 102 1251 3068
7 1232 3061 39 1263 3089 71 1269 3083 103 1241 3057
8 1238 3061 40 1262 3083 72 1248 3072 104 1204 3025
9 1234 3063 41 1265 3086 73 1241 3063 105 1189 3010
10 1267 3089 42 1253 3068 74 1234 3059 106 1190 3007
11 1261 3078 43 1256 3072 75 1228 3054 107 1196 3015
12 1253 3081 44 1243 3072 76 1227 3051 108 1240 3048
13 1247 3075 45 1260 3084 77 1274 3097 109 1253 3062
14 1233 3054 46 1260 3086 78 1272 3091 110 1235 3045
15 1257 3079 47 1249 3066 79 1269 3084 111 1230 3065
16 1246 3062 48 1241 3065 80 1275 3092 112 1247 3081
17 1250 3075 49 1263 3090 81 1271 3087 113 1212 3043
18 1252 3074 50 1243 3067 82 1278 3099 114 1203 3032
19 1265 3084 51 1262 3080 83 1267 3083 115 1258 3089
20 1254 3076 52 1264 3079 84 1266 3082 116 1201 3031
21 1239 3057 53 1248 3068 85 1222 3049 117 1235 3068
22 1258 3081 54 1239 3053 86 1220 3042 118 1267 3096
23 1252 3068 55 1251 3079 87 1224 3042 119 1218 3049
24 1234 3055 56 1239 3068 88 1218 3036 120 1210 3022
25 1265 3078 57 1256 3076 89 1213 3030 121 1271 3094
26 1234 3055 58 1251 3079 90 1222 3034 122 1238 3072
27 1253 3072 59 1270 3092 91 1209 3029 123 1252 3084
28 1254 3066 60 1225 3055 92 1223 3041 124 1259 3092
29 1243 3069 61 1227 3058 93 1213 3037 125 1237 3065
30 1240 3068 62 1230 3057 94 1229 3048 126 1266 3092
31 1243 3070 63 1226 3056 95 1222 3048 127 1254 3084
32 1258 3070 64 1237 3058 96 1209 3026 128
综上所述，本实施例提供的锂离子电池容量分选方法通过对锂离子电池进行第一次恒流恒压充电并充至第一电压，再对该锂离子电池进行第二次恒流恒压充电并充至第二电压，然后获取锂离子电池从充电电流为第一截止电流至第二截止电流的充电过程中获得的充电容量，即可根据该充电容量对该锂离子电池进行容量分选。因此，该锂离子电池容量分选方法只需要对锂离子电池进行充电，即可对该锂离子电池进行电池容量分选，与传统的容量分选方法相比，免去了放电和多次充放电的步骤，既减少了容量分选时间，提高了生产效率，又降低了能耗和设备投入。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂离子电池容量分选方法，包括：
对锂离子电池进行第一次恒流恒压充电；其中，所述第一次恒流恒压充电的步骤包括，以第一充电电流进行恒流充电并充至第一电压，再进行恒压充电并于充电电流减小为第一截止电流时停止充电；
对所述锂离子电池进行第二次恒流恒压充电；其中，所述第二次恒流恒压充电的步骤包括，以第二充电电流进行恒流充电并充至第二电压，再进行恒压充电并于充电电流减小为第二截止电流时停止充电；所述第二电压大于所述第一电压，且所述第二电压小于或等于所述锂离子电池的充电终止电压；
获取所述锂离子电池从充电电流为所述第一截止电流至充电电流为所述第二截止电流的充电过程中获得的充电容量；
根据所述充电容量对所述锂离子电池进行容量分选。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池容量分选方法，其特征在于，所述第一充电电流介于0.1C至0.3C之间。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池容量分选方法，其特征在于，所述第一电压介于3.0V至3.85V之间。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池容量分选方法，其特征在于，所述第一截止电流介于所述第一充电电流的1/20至1/10之间。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池容量分选方法，其特征在于，所述第二充电电流介于0.5C至0.7C之间。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池容量分选方法，其特征在于，所述第二电压小于或等于4.4V。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池容量分选方法，其特征在于，所述第二截止电流介于所述第二充电电流的1/20至1/10之间。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池容量分选方法，其特征在于，在根据所述充电容量对所述锂离子电池进行容量分选的步骤中，容量分选的方法为：若所述充电容量处于与所述锂离子电池实际容量合格范围对应的充电容量范围内，则判定所述锂离子电池的实际容量合格。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池容量分选方法，其特征在于，所述锂离子电池实际容量合格范围为2470mAh至2717mAh时，所述充电容量范围为1021mAh至1293mAh。
10.根据权利要求8所述的锂离子电池容量分选方法，其特征在于，所述实际容量合格范围为3020mAh至3300mAh之间时，所述充电容量范围为1200mAh至1497mAh。
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