CN106984561B - 一种动力锂离子电池的筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动力锂离子电池的筛选方法，其包括如下步骤：(1)将从回收的动力锂离子电池组中拆下的若干单体电池中的每一个单体电池分别在具有温度差的第一温度和第二温度下存放预定时间后，分别测试每个单体电池在所述第一温度和所述第二温度下的内阻，并计算得到每个单体电池在两个温度下的内阻差；(2)将内阻差小于或等于内阻差阈值的单体电池筛选出来。本发明的筛选方法准确性高，不易出现误判，可以实现将电动汽车、电动自行车、航模、电工工具等动力行业替换下来的锂离子电池，重新梯级使用。

Description

一种动力锂离子电池的筛选方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池回收制造领域，尤其涉及动力锂离子电池的筛选方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展，能源和环保已经成为全人类面临的两大难题，近年来，国家对新能源汽车的应用出台了一系列的鼓励政策，国内的动力锂离子电池，特别是动力汽车电池，出现了狂飙猛进的发展。
但是，随着动力锂离子电池的广泛应用,新的环保问题将伴随而生，正常的动力锂离子电池在汽车上使用的寿命为3～5年，这些大量的动力锂电池，不能再继续使用后，需要回收处理。目前，常规的回收处理方法，是把电池拆解，将正、负极片、隔膜分开，通过粉碎，焚烧、用溶剂萃取里面的金属物质，然后再利用，这样的回收方式，会产生大量有害的废气、废液，会对人类生存环境造成二次严重伤害。
国务院在《节能与新能源汽车产业发展规划》中明确规定：(五)加强动力电池梯级利用和回收管理。制定动力电池回收利用管理办法，建立动力电池梯级利用和回收管理体系，明确各相关方的责任、权利和义务。引导动力电池生产企业加强对废旧电池的回收利用，鼓励发展专业化的电池回收利用企业，实现汽车上淘汰下来的动力锂离子电池，在储能、日常数码、家用电器等行业实现阶梯级利用。
理论上来看，动力行业，特别是电动汽车上的电池组，电池组的容量低于80％，就会被替换下来，每个汽车电池组都是由成千上万只单体动力锂离子电池组成，单体电池由于在制作工艺和涂覆材料上的一致性存在差异，导致不同的单体电池在电压、内阻、容量、自放电等性能上都存在差异，电池组在长期使用的过程中，单体电池性能的差异会逐渐扩大，由于部分电池的性能首先衰减和恶化，进而影响到整个电池组的使用性能，实际上，每个淘汰下来的动力锂离子电池组里，仍会有一半以上的单体电池，容量保持率会超过初始容量的80％。
另外，动力行业上的锂离子电池都是1C以上的高倍率电池，当无法进一步实现5C、10C或者更高倍率的使用要求时，实际上在1C或者更低倍率的电流下，完全可以继续充放电循环300次以上，能够满足储能、日常数码、家用电器等不需要高倍率电流充放电使用的行业要求。
要将动力行业替换下来的锂离子电池，进行梯级利用，目前面临的关键问题是，如何可以从替换下来的动力锂离子电池里，将使用寿命能够满足梯级应用需求的单体锂离子电池，给筛选出来，又不能出现误判。
传统的筛选方法只是在常温下，通过测试电池的容量、电压、内阻、存储自放电等基本性能，挑选初始容量合格、电压高、内阻小、存储自放电小的电池，出货应用，但是，这种方法很容易出现误判，因为无法单纯的依靠容量、电压、内阻的初始数值，来判断该电池循环性能是否符合要求，剩余的寿命能否满足储能、日常数码、家用电器等行业的正常使用要求。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种动力锂离子电池的筛选方法。
本发明采用以下技术方案：
一种动力锂离子电池的筛选方法，包括如下步骤：
(1)将从回收的动力锂离子电池组拆下的若干单体电池中的每一个单体电池，分别在具有温度差的第一温度和第二温度下存放预定时间后，分别测试每个单体电池在所述第一温度和所述第二温度下的内阻，并计算得到每个单体电池在两个温度下的内阻差；
(2)将内阻差小于或等于内阻差阈值的单体电池筛选出来。
优选地，所述温度差大于或等于30℃。
优选地，所述内阻差阈值通过充放电循环测试来确定。
优选地，所述第一温度为-20～10℃；所述第二温度为30～70℃。
优选地，所述预定时间为1～5小时。
优选地，还包括确定所述内阻差阈值的步骤：将经所述步骤(1)测得的具有不同内阻差的若干单体电池在一预定倍率的电流下进行充放电循环测试，以确定循环性能符合要求的内阻差阈值。
优选地，所述循环性能符合要求是指在预定倍率的电流下充放电循环300周，容量保持率≥80％。
优选地，所述预定倍率是0.2～1C。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明的技术方案中通过在具有温度差的不同温度下测试内阻，并计算内阻差，并将内阻差小于或等于内阻差阈值的单体电池筛选出来，进一步的，可以对具有不同内阻差的电池进行充放电循环测试，根据储能、日常数码、家用电器等行业的使用要求，确定好内阻差标准(即确定内阻差阈值)，然后按标准筛选出寿命符合要求的电池，以保证筛选出的电池性能可以满足在储能电源、日常数码、家用电器等对动力性能要求不高的行业正常使用，从而实现了将电动汽车、电动自行车、航模、电工工具等动力行业替换下来的锂离子电池，重新梯级使用。
附图说明
图1是本发明实施例中的锂离子电池1C充放电循环曲线；
图2是对比例中的锂离子电池1C充放电循环曲线。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式，对本发明做进一步的详细说明。
本发明提供一种动力锂离子电池的筛选方法，在具体实施方式中，其包括如下步骤：
(1)将从回收的动力锂离子电池组拆下的若干单体电池中的每一个单体电池分别在具有温度差的第一温度和第二温度下存放预定时间后，分别测试每个单体电池在所述第一温度和所述第二温度下的内阻，并计算得到每个单体电池在两个温度下的内阻差；
(2)将内阻差小于或等于内阻差阈值的单体电池筛选出来。
在较优的实施方式中，所述温度差大于或等于30℃，并最好小于或等于90℃。在具有温差的不同温度下测得内阻并计算内阻差，内阻差越小，电池的循环性能越好，内阻差越大，电池的循环性能越差。
在其他优选实施方式中，还包括如下方案中的至少一个：
所述内阻差阈值通过充放电循环测试来确定，进一步还包括确定所述内阻差阈值的步骤：将经所述步骤(1)测得的具有不同内阻差的若干单体电池在一预定倍率的电流下进行充放电循环测试，以确定循环性能符合要求的内阻差阈值。
所述第一温度为-20～10℃；所述第二温度为30～70℃。
所述预定时间为1～5小时。
所述循环性能符合要求是指在预定倍率的电流下充放电循环300周，容量保持率≥80％。更优的是，容量保持率≥85％。
所述预定倍率是0.2～1C。
以下实施例和对比例中测试用的电池为：在启动电源上使用的，厚、宽、高尺寸为6.0*42*59mm，标称容量为1200mAh的高动力型锂电池组，该电池组使用前的性能为：1C充满电后，1C放电容量大于1200mAh，25C倍率正常放电容量大于960mAh。在不能满足启动电源上的正常使用后，被替换下来，将其拆分成若干单体电池，以待测试。
实施例
将100只单体电池中的每一个电池分别在-10℃和50℃环境下，先搁置2小时，使得电池内部材料体系完全处于该温度环境下，
然后用内阻测试仪(本例中采用蓝奇BK-600)测试不同温度下(本例中为-10℃和50℃)的电池内阻(内阻测试方法是本领域常规，在此不再赘述)，计算和统计每个单体电池在-10℃和50℃环境下的电池内阻的差值(即内阻差)，根据统计结果，测试的单体电池的内阻差分布在2～15mΩ之间。
根据上面内阻差的分布情况，选取了8只电池(B1～B8)，用容量检测柜(本例中采用新威CT-3008W-5V3A)测试每只电池的1C电流放电初始容量，然后按行业标准测试方法，用1C电流进行充放电循环测试，初始容量和充放电循环的测试步骤如下：
测试条件：环境温度：25℃±5℃，相对湿度：45％～75％。
1、将每个电池以1.0C恒流放电至3.0V，然后1C恒流恒压充电至4.2V，再以1C放电至3.0V，记录放电初始容量；
2、将每个电池以1C恒流恒压充电至4.2V，截止电流0.02C，搁置5min，然后1C放电至3.0V；搁置5min，然后连续充放电循环300周。
其充放电循环曲线如图1所示。以上测试的初始容量、内阻差和300周循环容量保持率如下表1所示：
表1
从上述循环测试的结果可以看出，在具有温差的不同温度下测得内阻并计算内阻差，发现内阻差越小，电池的循环性能越好，内阻差越大，电池的循环性能越差，因此，从循环性能测试结果可知，根据要求，对本实施例来说，对于回收的动力锂离子电池，若需要筛选出能够满足1C及以下倍率充放电循环300周，容量保持率大于或等于85％的电池，只需要将在具有温度差的不同温度环境下，内阻差小于或等于6mΩ的电池筛选出来就可以。
根据上述筛选标准，我们从100只回收的单体动力锂离子电池里，共挑出72只符合标准的电池，从其中再次随机抽测3只电池的循环性能，在1C充放电循环300周后，容量保持率分别为87.2％、89.1％、86.5％，全部符合要求，从而进一步验证了本次筛选方法的可行性和准确性。
当然对于其他型号的电池，根据充放电循环测试确定的内阻差阈值可能不同于6mΩ，根据对电池的要求不同，容量保持率也可以是大于或等于80％。
对比例
在25℃环境下，共测试了上述实施例中的100只单体电池，其1C充放电容量分布在920mAh～1085mAh之间，在3.8V电压下，单体电池的内阻分布在28～39mΩ之间，按传统的容量、内阻筛选方法，选取了6只(A1～A6)容量偏高(本例中选取容量大于容量分布的中限值980mAh以上的)、内阻偏小(本例中选取内阻在内阻分布的中限值33mΩ以下的)的电池，进行1C充放电循环测试(初始容量和循环性能测试同实施例)，其充放电循环曲线如图2所示。
以上测试的初始容量、内阻和300周循环容量保持率如下表2所示：
表2
电池 初始容量(mAh) 内阻(mΩ) 容量保持率
A1 1069 28 89.3％
A2 1016 29 79.5％
A3 1022 30 85.2％
A4 995 31 75.3％
A5 1015 32 87.8％
A6 1036 33 86.7％
从测试结果看，如果按传统的容量、内阻筛选方法，内阻低的，循环性能不一定合格(如电池A2其内阻为29mΩ，但容量保持率只有79.5％，而电池A6其内阻为33mΩ，容量率却有86.7％)，容易出现误判，很难将循环寿命满足需求的电池挑选出来，继续梯级使用。
其他实施方式
上述实施例是在具有温差60℃的-10℃和50℃环境下测试的内阻，并计算差值，在其他实施方式中，温差大于或等于30℃的两个环境均是适用的，如第一温度可以是-20～10℃中的其他值，第二温度可以是20～70℃中的其他值，其测得的结果的规律(即内阻差越小，电池的循环性能越好，内阻差越大，电池的循环性能越差)也如上述实施例一样，从中筛选出的单体电池，也全部符合要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种动力锂离子电池的筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将从回收的动力锂离子电池组中拆下的若干单体电池中的每一个单体电池，分别在具有温度差的第一温度和第二温度下存放预定时间后，分别测试每个单体电池在所述第一温度和所述第二温度下的内阻，并计算得到每个单体电池在两个温度下的内阻差，所述温度差大于或等于30℃，并小于或等于90℃，所述第一温度为-20～10℃，所述第二温度为30～70℃；内阻差越小，电池的循环性能越好，内阻差越大，电池的循环性能越差；
(2)将内阻差小于或等于内阻差阈值的单体电池筛选出来，从而实现将动力行业替换下来的锂离子电池重新阶梯使用；
所述内阻差阈值通过充放电循环测试来确定；
还包括确定所述内阻差阈值的步骤：将所述步骤(1)测得的具有不同内阻差的若干单体电池在一预定倍率的电流下进行充放电循环测试，以确定循环性能符合要求的内阻差阈值。
2.如权利要求1所述的动力锂离子电池的筛选方法，其特征在于，所述预定时间为1～5小时。
3.如权利要求1所述的动力锂离子电池的筛选方法，其特征在于，所述循环性能符合要求是指在预定倍率的电流下充放电循环300周，容量保持率≥80％。
4.如权利要求1所述的动力锂离子电池的筛选方法，其特征在于，所述预定倍率是0.2～1C。
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