CN107091991A

CN107091991A - 锂离子电池电压一致性筛选方法

Info

Publication number: CN107091991A
Application number: CN201710293983.6A
Authority: CN
Inventors: 于海彬; 郭宝辉
Original assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Current assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2017-08-25

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池电压一致性筛选方法，步骤如下：第一步，使用针床分容柜进行分容；将电池电量放空，并采用恒流充电方式充恒定容量，保证每个电池带电量的一致性；第二步，将分容后的电池放入40℃±2℃房间内进行48h±6h高温老化，促进电池电压稳定；第三步，将高温老化后的电池取出，并放入25℃±5℃环境内进行24h±6h常温静置，促进电池冷却与电压稳定；第四步，将常温静置冷却后的电池取出，进行IR/OCV1测试，记录电池电压、内阻数据并上传至MES系统；第五步，将IR/OCV1测试完毕的电池放入25℃±5℃环境内进行72h±6h常温老化，将电池电压差异放大化，便于自放电筛选；第六步，将常温静置冷却后的电池取出，进行IR/OCV2测试。其工艺简单，效果显著。

Description

锂离子电池电压一致性筛选方法

技术领域

本发明涉及一种锂离子聚合物电池制作方法，特别涉及一种锂离子电池电压一致性筛选方法。

背景技术

锂离子聚合物电池具有电压高、比能量高、循环使用次数多、存储时间长、尺寸同比小等优点，在便携式电子设备上如移动手机、蓝牙耳机、MP3、MP4、MP5、数码摄像机和笔记本电脑等得到了广泛应用；近年来，随着应用市场的不断发展，客户端对锂离子电池性能的要求也在不断提升，尤其是配组类电池，要求电芯必须具有较高的一致性和稳定性，以满足各电芯在长期循环使用过程中具有高的一致性，避免因个别电池的劣化导致整组电池性能的衰减或失效。

在锂离子电池生产过程中，由于正负极材料及隔膜材料自身的差异性、生产环境粉尘及水分的差异性、生产过程工艺参数的波动、生产周转静置时间从差异等因素，导致电池表现出一定的差异性。而针对配组类电池，尤其是串联使用的电池，对电池电性能一致性要求尤为严格，电池好的一致性可以大大延长电池组的使用寿命，同时发挥出电池组最大的能量。鉴于以上原因，锂离子电池Pack厂在进行电池组配前，先进行电压内阻分档，通常将电压分布在4mV以内的电池组配在一起，超出4mV的电池，将无法进行配组而下线。

通常，使用Delta V来表征电池经过一定时间一定温度条件下的存储电压降，使用Kvalue来表征电池在一定温度条件下，单位时间电压降，他们都受到电池存储状态、存储温度以及存储时间的影响。由于电池Kvalue的差异，导致在存储相同的时间内表现出Delta V的差异，进而出现电池之间电压的差异不断增大，最终导致电池组失效情况发生。

当前，大部分电池生产厂家采用“一刀切”的方式进行电池自放电筛选，即使用一个固定的Delta V上限标准，进行电池自放电筛选。由于存储状态或存储静置时间的差异导致不同批次之间的差异性，在大批量生产过程中不可避免，Delta V“一刀切”的标准，将会导致部分批次自放电无法有效识别取出，部分批次良品电池被误判的情况，不利于生产良率的提升和电池电压一致性的筛选。

因此，提供一种工艺简单合理、效果显著的锂离子电池电压一致性筛选方法，将是该领域技术人员亟待着手解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，即提供一种工艺简单合理、效果显著的锂离子电池电压一致性筛选方法。

为了实现上述目的本发明采用技术方案是：一种锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于该方法在Delta V上限标准的基础上，增加Kvalue（Kvalue = Delta V /Delta T）上限标准，同时根据Delta V和Kvalue平均值针对性制定批次别浮动标准范围，并通过程序更新，实现在现有设备上自动完成批次别浮动标准筛选方式，有效识别和筛选出每个批次中表现异常的离群电池；

具体实施步骤如下：

第一步，使用针床分容柜进行分容；将电池电量放空，并采用恒流充电方式充恒定容量，保证每个电池荷电量（简称SOC）的一致性，优选的荷电量为30%；

第二步，将分容后的电池放入40℃±2℃房间内进行48h±6h高温老化，促进电池电压稳定；

第三步，将高温老化后的电池取出，并放入25℃±5℃环境内进行24h±6h常温静置，促进电池冷却与电压稳定；

第四步，将常温静置冷却后的电池取出，进行IR/OCV1测试，记录电池电压、内阻数据并上传至MES系统；

第五步，将IR/OCV1（标准需根据每个型号制定，通常电压为3750mV～3800mV，IR/OCV1仅仅是一次电压内阻测试）测试完毕的电池放入25℃±5℃环境内进行72h±6h常温老化，将电池电压差异放大化，便于自放电筛选；

第六步，将常温静置冷却后的电池取出，进行IR/OCV2（二次电压内阻测试）测试；开始测试后，先测试收集第一盘20-24只电池电压数据，并通过设备软件与MES系统数据下载，与IR/OCV1测试电压数据进行计算Delta V（OCV1-OCV2电压降）和Kvalue（单位小时电压降），分别将20-24个电池的Delta V和Kvalue从小到大升序排列，分别去除最小的2-3个值和最大的2-3个值，剩余16-20个值计算平均值，并将Average Delta V +A/-A’和AverageKvalue +B/-B’作为该批次补充筛选条件，与Delta V上限标准和Kvalue上限标准共同限定，作为当前批次筛选条件，完成Outliers（离群点）识别与挑选；在电池生产过程中以小批次为流转方式，每个小批次包含480pcs～960pcs电池。

优选的，在卷绕时以负极卷结批，即每个负极片批次对应一个电池批次，减少电极材料差异引起的电池差异性，提升同一批次电池的一致性。

优选的，第一步电池在分容时，先使用较大倍率进行放电，一般为0.5C，缩短流程时间，放空后，再使用小倍率放电至完全放空，一般为0.2C，最大限度消除极化电压，最后采用0.5C倍率进行充电至恒定容量，提升电池带电量的一致性。

优选的，第二步、第三步、第五步涉及电池存储时间和存储状态，通过MES系统进行时间管控，同时，通过生产管理人员合批匹配人员及设备产能，将电池存储时间进行中值管理，提升不同批次间存储时间的一致性。

优选的，第三步、第四步、第五步、第六步涉及电池存储及IR/OCV测试，需保证存储环境与测试环境温度的一致性，避免温度波动对电池电压测试值的影响。

优选的，第六步中通过第一盘20-24只电池测试数据，取大小居中的16-20个数据计算Delta V和Kvalue平均值，用于表征当前批次数据分布状态。使用Delta V上限标准、Kvalue上限标准、Average Delta V +A/-A’和Average Kvalue +B/-B’作为当前批次筛选条件，完成Outliers识别与挑选。

优选的，第六步中A、A’、B、B’为常数，应由技术人员根据对应型号老化数据分布情况制定，一般A和B为3σ，A’和B’为4σ。

赋予了每个小批次特有的筛选标准，实现了批次别浮动标准筛选方式，可以有效完成每个批次中离群异常电池的识别和挑选，改善了原有“一刀切”标准筛选方式的不足。

Average Delta V +A/-A’和Average Kvalue +B/-B’同时起作用，当存储时间偏小时，Kvalue上限标准和Average Kvalue +B/-B’起到主要筛选作用，当存储时间偏大时，Delta V上限标准和Average Delta V +A/-A’起到主要筛选作用。

本发明的有益效果是：生产过程中以小批次为流转单位，同一小批次生产的一致性较好，而不同批次之间由于受到材料、生产参数、生产环境、存储时间等因素的影响表现出一定的差异性。而本发明成功的实现了批次别浮动标准筛选方式，更加有效的识别和挑选离群异常电池，避免不良电池流出或良品电池误判情况发生。通过设备软件程序更新，实现了设备自动测试、计算、标准制定、不良识别与挑选，大大提升了生产过程制程能力，对客户一致性配组提供了方便。本发明工艺合理简单，应用效果非常显著。

附图说明

图1是Delta V前24个数据制定标准后当前批次分布情况曲线图；

图2是Kvalue前24个数据制定标准后当前批次分布情况曲线图。

图中：首次测试24只电池Delta V和Kvalue分别计算并制定当前批次补充筛选标准。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、特征详述如下：

参见图1、图2，一种锂离子电池电压一致性筛选方法，该方法实施步骤如下：

本发明在Delta V上限标准的基础上，增加Kvalue（Kvalue = Delta V / Delta T）上限标准，同时根据Delta V和Kvalue平均值针对性制定批次别浮动标准范围，并通过程序更新，实现在现有设备上自动完成批次别浮动标准筛选方式，有效识别和筛选出每个批次中表现异常的离群电池。通常传统筛选方法只有Delta V一个筛选条件和标准，本发明筛选方法增加了Kvalue条件，同时针对每个小批次电池，作为单独单位，通过测试单个批次的Delta V和Kvalue平均值，赋予每个批次额外的限定标准，即本发明中筛选条件为4个。

具体实施步骤如下：

第二步，将分容后的电池放入40±2℃房间内进行48±6h高温老化，促进电池电压稳定；

第三步，将高温老化后的电池取出，并放入25±5℃环境内进行24±6h常温静置，促进电池冷却与电压稳定；

第四步，将常温静置冷却后的电池取出，进行IR/OCV1测试，记录电池电压、内阻数据并上传至生产制造执行系统（简称MES）；

第五步，将IR/OCV1测试完毕的电池放入25±5℃环境内进行72±6h常温老化，将电池电压差异放大化，便于自放电筛选；

第六步，将常温静置冷却后的电池取出，进行IR/OCV2测试。

开始测试后，先测试收集第一盘20-24只电池电压数据，并通过设备软件与MES系统数据下载，与IR/OCV1测试电压数据进行计算Delta V和Kvalue，分别将20-24个电池的Delta V和Kvalue从小到大升序排列，分别去除最小的2-3个值和最大的2-3个值，剩余16-20个值计算平均值，并将Average Delta V +A/-A’和Average Kvalue +B/-B’作为该批次补充筛选条件，与Delta V上限标准和Kvalue上限标准共同限定，作为当前批次筛选条件，完成Outliers（离群点）识别与挑选。

本发明中，电池生产过程中以小批次为流转方式，每个小批次包含480～960pcs电池。

Average Delta V +A/-A’和Average Kvalue +B/-B’同时起作用，当存储时间偏小时，Kvalue上限标准和Average Kvalue +B/-B’起到主要筛选作用，当存储时间偏大时，Delta V上限标准和Average Delta V +A/-A’起到主要筛选作用，改善了存储时间对于自放电筛选的影响。

本发明的技术原理为：分容放电完全后采用恒流充电方式，每个电池带电量一致；一次老化电池内部体系稳定后取第二次常温老化数据进行自放电筛选；Delta V和Kvalue表征电池电压衰减趋势，均作为筛选条件；通过首次测试20-24只电池，表征当前批次电池整体状态；通过本地软件与MES数据交互下载，两次电压数据进行Delta V和Kvalue计算；数据升序排列，去除最大与最小各2-3个数据，剩余16-20个数据计算均值；Average Delta V+A/-A’和Average Kvalue +B/-B’作为筛选条件。实现了不同批次别浮动标准筛选方式，避免了存储时间差异对自放电筛选的影响。

上述参照实施例对该锂离子电池电压一致性筛选方法的详细描述，是说明性的而不是限定性的；因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于该方法在Delta V上限标准的基础上，增加Kvalue（Kvalue = Delta V / Delta T）上限标准，同时根据Delta V和Kvalue平均值针对性制定批次别浮动标准范围，并通过程序更新，实现在现有设备上自动完成批次别浮动标准筛选方式，有效识别和筛选出每个批次中表现异常的离群电池；

具体实施步骤如下：

第六步，将常温静置冷却后的电池取出，进行IR/OCV2（二次电压内阻测试）测试；

开始测试后，先测试收集第一盘20-24只电池电压数据，并通过设备软件与MES系统数据下载，与IR/OCV1测试电压数据进行计算Delta V（OCV1-OCV2电压降）和Kvalue（单位小时电压降），分别将20-24个电池的Delta V和Kvalue从小到大升序排列，分别去除最小的2-3个值和最大的2-3个值，剩余16-20个值计算平均值，并将Average Delta V +A/-A’和Average Kvalue +B/-B’作为该批次补充筛选条件，与Delta V上限标准和Kvalue上限标准共同限定，作为当前批次筛选条件，完成Outliers（离群点）识别与挑选；在电池生产过程中以小批次为流转方式，每个小批次包含480pcs～960pcs电池。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于：优选的，在卷绕时以负极卷结批，即每个负极片批次对应一个电池批次，减少电极材料差异引起的电池差异性，提升同一批次电池的一致性。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于：优选的，第一步电池在分容时，先使用较大倍率进行放电，一般为0.5C，缩短流程时间，放空后，再使用小倍率放电至完全放空，一般为0.2C，最大限度消除极化电压，最后采用0.5C倍率进行充电至恒定容量，提升电池带电量的一致性。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于：优选的，第二步、第三步、第五步涉及电池存储时间和存储状态，通过MES系统进行时间管控，同时，通过生产管理人员合批匹配人员及设备产能，将电池存储时间进行中值管理，提升不同批次间存储时间的一致性。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于：优选的，第三步、第四步、第五步、第六步涉及电池存储及IR/OCV测试，需保证存储环境与测试环境温度的一致性，避免温度波动对电池电压测试值的影响。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于：优选的，第六步中通过第一盘20-24只电池测试数据，取大小居中的16-20个数据计算Delta V和Kvalue平均值，用于表征当前批次数据分布状态；使用Delta V上限标准、Kvalue上限标准、Average Delta V +A/-A’和Average Kvalue +B/-B’作为当前批次筛选条件，完成Outliers识别与挑选。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于：优选的，第六步中A、A’、B、B’为常数，应由技术人员根据对应型号老化数据分布情况制定，一般A和B为3σ，A’和B’为4σ。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于：赋予了每个小批次特有的筛选标准，实现了批次别浮动标准筛选方式，可以有效完成每个批次中离群异常电池的识别和挑选，改善了原有“一刀切”标准筛选方式的不足。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池电压一致性筛选方法，其特征在于：AverageDelta V +A/-A’和Average Kvalue +B/-B’同时起作用，当存储时间偏小时，Kvalue上限标准和Average Kvalue +B/-B’起到主要筛选作用，当存储时间偏大时，Delta V上限标准和Average Delta V +A/-A’起到主要筛选作用，改善了存储时间对于自放电筛选的影响。