CN107144790A - 一种预测锂离子电池循环寿命的方法 - Google Patents

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于洪涛
和祥运
张海林
计结胜
王卡
张磊
李艳
王慧景
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Guangxi Nakanai New Energy Co Ltd
Nanchang Nakanai New Energy Co Ltd
Shanghai Cenat New Energy Co Ltd
Nanchang Cenat New Energy Co Ltd
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Guangxi Nakanai New Energy Co Ltd
Nanchang Nakanai New Energy Co Ltd
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health

Abstract

本发明公开了一种锂离子电芯循环寿命的方法，通过测量不同电芯阻抗图谱，对比图谱的形状、相对位置与容量保持率的关系来推测电芯在不同循环次数时的容量保持率。本方法显著缩短了电池循环寿命的评测时间，提高电柜的利用率，降低评测成本，同时缩短了产品开发的周期，对锂电池的开发、生产都具有很大的意义。

Description

一种预测锂离子电池循环寿命的方法
本发明公开了一种锂离子电芯循环寿命的方法，可便捷快速地预测电池的循环寿命，缩短评测周期。
技术领域
本发明涉及锂离子电池和交流阻抗技术领域，特别是涉及阻抗技术在锂离子二次电池循环寿命预测方面的应用。
背景技术
循环寿命是锂离子电池的一项重要指标。目前锂离子电池循环寿命测试耗时较长，寻找一种能够快速预测电池寿命的方法，无论对产品的开发周期、生产过程中各批次电芯循环寿命的监测，还是验证电池设计参数、制作工艺的相应调整对循环寿命影响，以及减少目前循环测试过程中的人力、物力的消耗都是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有锂离子电池循环寿命测试方法耗时长，不能快速评估电池循环寿命的不足，提供一种通过短期测试实现对锂离子电池循环寿命预测的方法。利用阻抗技术快速预测电芯在不同循环次数下的容量保持率，实现对锂离子电池循环寿命的预测，从而缩短锂离子电池循环寿命的评测时间，降低评价成本，加快产品的开发和改善时间。
另外，通过本方法可以知道电芯在不同循环次数下，阻抗图谱的变化情况。
为实现上述目的，本方法采用了以下技术方案：
1、选取某型号不同批次多只电池进行测试，测量同一电芯在相同荷电状态，不同循环次数下的交流阻抗图谱。
2、通过1大量电池的前期测试，总结同一电芯在不同循环次数下阻抗图谱的变化趋势；总结不同电芯在相同循环次数下(例如：首次循环、第2次、......)的阻抗图谱与其在相同循环次数下(例如：50次、100次、300次、......)的容量保持率之间的对应关系。
3、依据2中总结的相同电芯在不同的循环次数下的阻抗图谱变化规律和不同电芯在相同循环次数下容量保持率与首次充、放电后阻抗图谱的半圆大小和图形相对位置之间关系，通过阻抗图谱的变化可以预测电芯的循环寿命。
4、建立不同电池材料体系、不同循环次数下电池容量保持率与某次阻抗图谱的标准关系 图库。可以通过测试不同体系下新电芯的阻抗图谱，比对标准图预测电池在不同循环下容量保持率，近而预测电芯的寿命。
本发明的优点在于：
1)本发明通过对比阻抗图谱与容量保持率的关系来推测不同电芯在不同循环次数时的容量保持率，具有普遍性，适用于各类型锂离子电池。
2)本发明实施简单，试验成本低，易于推广应用。
3)本发明大大节省了目前测试电芯循环寿命所需的时间和人力、物力的损耗，同时为产品的开发、生产的制程跟踪控制等提供了极大的方便。
附图说明
图1为同一电芯在不同循环下的阻抗图谱
图2为不同电芯首次阻抗图谱
图1和图2中的阻抗图谱中的R代表实部值，I代表虚部值的负数。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
本发明通过测量不同电芯阻抗图谱，对比图谱的形状、相对位置与容量保持率的关系来推测电芯在不同循环次数时的容量保持率，从而实现对其循环寿命的预测。
选取某型号锂离子电池5批次，每批电池15只电池进行循环测试。分别测量每只电芯在60％SOC下，不同循环次数下(首次、50次、100次、150次、......)的交流阻抗图谱(如图1)。图1所示，同一只电池随着循环的进行，循环次数不断增加，交流阻抗图谱形状、相对位置等呈现明显的变化。通过不同批次多只电池的循环测试，总结出同一电芯在不同循环次数下(如：首次循环、第2次、......)阻抗图谱变化趋势与容量保持率的对应关系，从而快速预测电池的循环寿命。
同时，也可通过对比不同电池某次循环下交流阻抗的区别，对应出此循环次数下电池的的容量保持率。如图2为同一型号两只电池首次充放电后的交流阻抗图谱，由图可知两只电池的交流阻抗图具有不同的半圆大小和图形相对位置。对这两只电池进行相同条件的循环性能测试，如表1，两只电池的首次交流阻抗图谱不同，相应电池在不同循环次数下容量保持率也呈现一定的对应关系。通过总结不同电芯在相同循环次数下容量保持率与首次充、放电后阻抗图谱的半圆大小和图形相对位置之间关系，可建立标准图谱，通过对比首次循环阻抗图谱，可以预测电芯的循环寿命。
表1：不同电池循环容量保持率对比
综上所述，通过电芯某次(如首次)充、放电后的阻抗图谱位置、与半圆大小与标准图谱比对，可以预测电池的寿命。

Claims (4)

1.一种预测锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于采用交流阻抗测试方法，测量电芯的交流阻抗图谱，根据阻抗图谱与电芯容量保持率的对应关系，预测电芯在不同循环次数时容量保持率。
2.如权利要求1所述的预测锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于，阻抗图谱分为不同电芯在相同循环次数下的图谱和同一电芯在不同循环次数下的图谱。不同电芯阻抗图谱中半圆尺寸和图谱相对位置与预测电池的循环保持率有关。
3.如权利要求1所述的预测锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于，不同的电池材料体系，图谱中半圆的大小和图谱的相对位置不同，此方法可以判断同一体系下不同电芯的循环寿命。
4.如权利要求3所述的预测锂离子电池循环寿命的方法，其特征在于，在每种电池材料体系下，建立电芯在不同循环次数下，阻抗图谱与容量保持率之间关系库，方便快速预测每个材料体系的电池寿命。
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