CN106842051A - 一种三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法 - Google Patents

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赵立娜
李灯鹏
张毅
祁春明
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Abstract

本发明提供了一种三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，包括如下步骤：(1)SOC初筛：初筛出自放电SOC为65‑100％的待测电池；(2)老化：将所述的待测电池在高温条件下静置，然后在常温条件下静置；(3)电压测试：测定所述的待测电池在老化过程中的始端电压与终止端电压，所述的始端电压为所述的待测电池在常温条件下静置时的电压，所述的终端电压为所述的待测电池老化结束时的电压，筛选出的始端电压与终端电压的差值满足3δ准则的待测电池，即为自放电合格的电池。本发明所述的三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法使三元体系动力电池自放电挑选方案达到最佳，同时确保自放电挑选的合理性和有效性。

Description

一种三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法
技术领域
本发明属于锂离子动力电池领域，尤其是涉及一种三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法。
背景技术
自放电分为物理自放电和化学自放电，物理自放电又称为可逆自放电，指由物理原因引起的自放电，电池发生物理自放电时,电子从电池负极流向电池正极形成电子电流与电解液中的离子电流形成电流回路。化学自放电又称为不可逆自放电指由化学原因引起的自放电,电池发生自放电时,在电池的正极和负极之间没有电流形成。在锂离子动力电池产业化生产过程中，我们所要解决的如何将物理自放电挑选干净，保证自放电一致性，将整车的失效降到最低。
现有自放电挑选方法和时间各不相同，无统一方法，同时也无法说明自放电挑选是否合理，挑选是否无失效。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，使三元体系动力电池自放电挑选方案达到最佳，同时确保自放电挑选的合理性和有效性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，包括如下步骤：
(1)SOC初筛：初筛出自放电SOC为65-100％的待测电池；
(2)老化：将所述的待测电池在高温条件下静置，然后在常温条件下静置；
(3)电压测试：测定所述的待测电池在老化过程中的始端电压与终止端电压，所述的始端电压为所述的待测电池在常温条件下静置时的电压，所述的终端电压为所述的待测电池老化结束时的电压，筛选出的始端电压与终端电压的差值满足3δ准则的待测电池，即为自放电合格的电池。
进一步，所述的步骤(2)中高温条件的温度为40-50℃；所述的步骤(2)中常温条件的温度为22-28℃。
进一步，所述的步骤(2)中待测电池在高温条件下静置的时间为2.8-3.2天；所述的步骤(2)中待测电池在常温条件下静置的时间为3.5-4.5天。
优选的，所述的步骤(2)中待测电池在高温条件下静置的时间为3天；所述的步骤(2)中待测电池在常温条件下静置的时间为4天。
进一步，所述的步骤(3)中始端电压为所述的待测电池在常温条件下静置0.25-2天的电压，终端电压为所述的待测电池在常温状态下静置3-4天的电压。
优选的，所述的步骤(3)中始端电压为所述的待测电池在常温条件下静置0.25天的电压，终端电压为所述的待测电池在常温状态下静置4天的电压。
进一步，所述的步骤(3)中测定待测电池的始端电压时，所述的待测电池的温度与常温条件的温度相同。
通过在一定SOC状态下静置时间前后压差挑选电芯自放电是自放电挑选的一种有效方法，但是电芯的SOC状态、静置方式、静置时间、测试电压的起始时间、测试电压的终止时间、标准制定等是至关重要的，在挑选过程中有一项指标没有搭配好，都可能导致自放电挑选失败，从而引起整车的失效。
相对于现有技术，本发明所述的三元体系锂离子动力电池自放电筛选方法具有以下优势：
(1)本发明所述的三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法使三元体系动力电池自放电挑选方案达到最佳，同时确保自放电挑选的合理性和有效性。
(2)本发明所述的三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法规定了老化静置方式和SOC状态及各项限制指标，将三元体系动力电池自放电电池完全挑选干净，达到0PPM失效，且挑选时间达到最短。
附图说明
图1为三元体系待测电池SOC与电压变化趋势图；
图2为K值的变化趋势图；
图3为待测电池在不同静置方式下的自放电分布图；
图4为待测电池不同老化天数的电压差的趋势图；
图5为筛选结果验证趋势图；
图6为三元体系锂离子动力电池自放电筛选的流程图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
实施例
一种三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，包括如下步骤：
(1)SOC初筛：初筛出自放电SOC为65-100％的电芯；
(2)老化：将所述的待测电池在45℃条件下静置3天，然后在25℃条件下静置4天；
(3)电压测试：测定所述的待测电池在老化过程中的始端电压与终止端电压，所述的始端电压为所述的待测电池在25℃条件下静置0.25天时的电压，所述的终端电压为所述的待测电池老化结束时的电压，筛选出的所述的始端电压与终端电压的差值满足3δ准则的待测电池，即为自放电合格的电池。
所述的步骤(3)中测定待测电池的始端电压时，所述的待测电池的温度与常温条件的温度相同。
SOC状态：如图1所示，不同SOC状态下，随着时间的推移，电池压降趋势不同。从SOC与电压的对应关系来看，SOC在65％以上时，电压下降较快，此时更容易看出电压波动，而SOC在50％以下是，电压下降较平稳，此时挑选电池自放电较困难。所以三元体系锂离子电池挑选自放电SOC状态应定在65-100％之间。
静置方式：不同的静置方式，对电池整体电压趋势波动影响较大，如图2所示，K值变化可以看出，电池前3天下降比较快，此时电池还没有稳定，极化问题会影响自放电挑选，所以挑选自放电时前三天应避开。
如图3所示，不同静置方式来看，采用高温加常温静置方式，电池整体电压分布集中，电池极化消除最佳，图3为不同温度下，若干组电池的电压值的分布图，考虑到温度高对电池的影响，所以前三天老化温度为40-50℃之间。
静置时间：静置时间越长对电池自放电挑选越有利，但考虑到整体的产业化发展，需平衡出尽可能缩短的时间。
测试电压起始端和终止端：如图2所示，测试电压的起始端采用三天后的电压，而测试电压根据上述数据暂定采用静置7天后电压，相当于整个静置时间为7天。
在若干组电芯中筛选出SOC值定在65-100％之间的200组待测电芯，将待测电芯进行老化，老化方式采用高温3天加常温4天，高温温度为45℃，常温温度为25℃，测定待测电芯的始端电压与终止端电压，始端电压为常温静止0.25天的电压，终端电压为常温静止4天的电压，计算出始端电压与终端电压的差值△V，表1与表2为电芯的△V的计算数据，K值标准差变化趋势如图2所示，图4为200组待测电芯的△V随着静置时间变化的曲线图，合格标准为依照3δ准则，验证其有效性。
表1 电芯△V的计算
表2 3δ准则的验证
老化天数 1天 2天 3天 4天 5天 6天 7天
平均值 0.34 0.80 1.35 2.06 2.40 2.86 3.27
最大值 0.65 1.62 2.82 4.12 4.73 5.64 6.29
最小值 0.07 0.32 0.74 1.41 1.56 2.17 2.38
标准差 0.12 0.18 0.25 0.30 0.35 0.36 0.42
平均值+3 0.69 1.33 2.10 2.95 3.44 3.94 4.54
平均值-3δ -0.01 0.27 0.60 1.16 1.36 1.77 1.99
老化天数 8天 9天 10天 11天 12天 13天 14天
平均值 3.73 3.95 4.51 5.01 5.25 5.61 6.02
最大值 6.48 6.73 7.27 7.81 8.26 9.03 9.70
最小值 2.88 2.96 3.53 3.89 4.10 4.40 4.74
标准差 0.45 0.47 0.51 0.55 0.58 0.62 0.66
平均值+3δ 5.07 5.35 6.03 6.66 6.99 7.46 7.98
平均值-3δ 2.39 2.55 2.99 3.35 3.52 3.76 4.05
经过上述筛选，挑选出待测电芯中不合格的1组电芯，与19组合格的待测电芯。通过400天的静置，检测该20组电芯的△V，数据显示，不合格的电芯在常温下静置老化400天，如图5其△V始终偏离合格组电芯，仍然不合格。因此，采用该筛选方法可将自放电离散电池全部挑选干净，此种方案有效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)SOC初筛：初筛出自放电SOC为65-100％的待测电池；
(2)老化：将所述的待测电池在高温条件下静置，然后在常温条件下静置；
(3)电压测试：测定所述的待测电池在老化过程中的始端电压与终止端电压，所述的始端电压为所述的待测电池在常温条件下静置时的电压，所述的终端电压为所述的待测电池老化结束时的电压，筛选出的始端电压与终端电压的差值满足3δ准则的待测电池，即为自放电合格的电池。
2.根据权利要求1所述的三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，其特征在于：所述的步骤(2)中高温条件的温度为40-50℃；所述的步骤(2)中常温条件的温度为22-28℃。
3.根据权利要求1所述的三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，其特征在于：所述的步骤(2)中待测电池在高温条件下静置的时间为2.8-3.2天；所述的步骤(2)中待测电池在常温条件下静置的时间为3.5-4.5天。
4.根据权利要求3所述的三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，其特征在于：所述的步骤(2)中待测电池在高温条件下静置的时间为3天；所述的步骤(2)中待测电池在常温条件下静置的时间为4天。
5.根据权利要求1所述的三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，其特征在于：所述的步骤(3)中始端电压为所述的待测电池在常温条件下静置0.25-2天的电压，终端电压为所述的待测电池在常温状态下静置3-4天的电压。
6.根据权利要求5所述的三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，其特征在于：所述的步骤(3)中始端电压为所述的待测电池在常温条件下静置0.25天的电压，终端电压为所述的待测电池在常温状态下静置4天的电压。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的三元体系锂离子动力电池自放电的筛选方法，其特征在于：所述的步骤(3)中测定待测电池的始端电压时，所述的待测电池的温度与常温条件的温度相同。
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