CN107367694A - 一种锂电池使用寿命的评估方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种锂电池使用寿命的评估方法和系统，该方法包括将锂电池放置于具有预设温度的环境内加速老化；实时采集所述锂电池的内阻值；根据所述内阻值绘制加速老化的内阻值变化的曲线图；结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子，根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图；根据所述内阻值变化的趋势图分析所述锂电池的老化情况，评估所述锂电池的使用寿命。上述锂电池使用寿命的评估方法和系统，能够对电池寿命进行预测，有效检出潜在不良的电池。
Description
技术领域
本发明属于电池测试技术领域，特别是涉及一种锂电池使用寿命的评估方法和系统。
背景技术
目前，锂电池在制作过程中由于工艺要求高，电池内部极可能存在部分残留水，使得电池在储存过程中出现自放电现象，表现为内阻增大、电容量减小等现象，大大影响后期电池的正常使用。
基于锂电池在储存过程中内阻不断增大的原因，目前针对电池寿命测试时，主要采用直接测试以选出内阻过大的电池或采用对同批次电池抽取部分进行高温老化以对同批次电池的使用寿命进行评估。然而上述方式不能了解电池内阻在储存过程中的变化情况，只能是挑出当前内阻过大的电池，不能挑出现在内阻合格但潜在寿命不合格的电池。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种锂电池使用寿命的评估方法和系统，能够对电池寿命进行预测，有效检出潜在不良的电池。
本发明提供的一种锂电池使用寿命的评估方法，包括：
将锂电池放置于具有预设温度的环境内加速老化；
实时采集所述锂电池的内阻值；
根据所述内阻值绘制加速老化的内阻值变化的曲线图；
结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子，根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图；
根据所述内阻值变化的趋势图分析所述锂电池的老化情况，评估所述锂电池的使用寿命。
优选的，在上述锂电池使用寿命的评估方法中，所述预设温度的范围为40℃至85℃。
优选的，在上述锂电池使用寿命的评估方法中，将所述锂电池在所述具有预设温度的环境内加速老化3天至60天。
优选的，在上述锂电池使用寿命的评估方法中，所述结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子为：
根据公式
计算所述预设温度下的加速因子，其中，AF为加速因子；Ea为激活能，k为玻尔兹曼常数，Tu为常温下老化的绝对温度值，Tt为所述预设温度对应的绝对温度值。
优选的，在上述锂电池使用寿命的评估方法中，所述根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图为：
以所述曲线图中的纵坐标作为所述趋势图的纵坐标，以所述曲线图中的横坐标乘以所述加速因子得到的结果作为所述趋势图的横坐标，绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图。
本发明提供的一种锂电池使用寿命的评估系统，包括：
恒温加速老化箱，用于放置锂电池，在预设温度的环境内对所述锂电池进行加速老化；
内阻值在线检测装置，用于实时采集所述锂电池的内阻值；
内阻值评估装置，用于根据所述内阻值绘制加速老化的内阻值变化的曲线图，结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子，根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图，根据所述内阻值变化的趋势图分析所述锂电池的老化情况，评估所述锂电池的使用寿命。
优选的，在上述锂电池使用寿命的评估系统中，所述内阻值在线检测装置的两个接线柱利用耐高温导线连接至所述锂电池的两个电极上。
优选的，在上述锂电池使用寿命的评估系统中，所述内阻值评估装置为上位机。
通过上述描述可知，本发明提供的上述锂电池使用寿命的评估方法和系统，由于该方法包括将锂电池放置于具有预设温度的环境内加速老化；实时采集所述锂电池的内阻值；根据所述内阻值绘制加速老化的内阻值变化的曲线图；结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子，根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图；根据所述内阻值变化的趋势图分析所述锂电池的老化情况，评估所述锂电池的使用寿命，因此能够对电池寿命进行预测，有效检出潜在不良的电池。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种锂电池使用寿命的评估方法的示意图；
图2为锂电池加速老化储存内阻变化趋势的示意图；
图3为锂电池常温下老化的内阻变化趋势图；
图4为电池老化合格标准确定方法的示意图；
图5为本申请实施例提供的第一种锂电池使用寿命的评估系统的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种锂电池使用寿命的评估方法和系统，能够对电池寿命进行预测，有效检出潜在不良的电池。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供的第一种锂电池使用寿命的评估方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种锂电池使用寿命的评估方法的示意图，该方法包括如下步骤：
S1：将锂电池放置于具有预设温度的环境内老化；
需要说明的是，这里所述的锂电池包括多种类型，该方法适用于各种锂电池，尤其是锂锰电池，由于这里是需要对锂电池进行加速老化，因此这里所述的预设温度是高于室温的，一般可以根据具体需要进行相应的设定，形成这种环境可以是利用一个密封空间，例如老化箱，此处并不限定。
S2：实时采集所述锂电池的内阻值；
具体的，可以利用导线将锂电池连接到检测装置上进行内阻值的检测。
S3：根据所述内阻值绘制加速老化的内阻值变化的曲线图；
具体的，绘制出的曲线图可以如图2所示，图2为锂电池加速老化储存内阻变化趋势的示意图。
S4：结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子，根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图；
具体的，绘制出的上述锂电池常温下老化的内阻值变化趋势图如图3所示，图3为锂电池常温下老化的内阻变化趋势图。可见锂电池在存储过程中，其内阻值随存储时间越长，内阻值增大，且内阻值增大的速率也在增加。
S5：根据所述内阻值变化的趋势图分析所述锂电池的老化情况，评估所述锂电池的使用寿命。
具体的，如图4所示，图4为电池老化合格标准确定方法的示意图，将电池加速老化一段时间Δt1’，对应得到模拟常温储存的相应时间Δt1，测试电池老化前后的内阻变化值ΔR1，即可模拟电池常温储存Δt1后对应的电池内阻变化值。根据统计结果，设定标准内阻变化值ΔR，使得ΔR1小于ΔR的电池在老化测试后继续老化Δt2(根据锂电池常温储存使用寿命要求通过Arrhenius老化规律计算所得)的时间，电池仍能正常工作，则该电池满足要求。
通过上述描述可知，本申请实施例提供的第一种锂电池使用寿命的评估方法，由于包括将锂电池放置于具有预设温度的环境内加速老化；实时采集所述锂电池的内阻值；根据所述内阻值绘制加速老化的内阻值变化的曲线图；结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子，根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图；根据所述内阻值变化的趋势图分析所述锂电池的老化情况，评估所述锂电池的使用寿命，因此能够对电池寿命进行预测，有效检出潜在不良的电池。
本申请实施例提供的第二种锂电池使用寿命的评估方法，是在上述第一种锂电池使用寿命的评估方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述预设温度的范围为40℃至85℃。
具体的，可以设置老化箱的温度为这种范围中的某个温度，并记录该温度与其对应的内阻值变化曲线，在这种高于室温的温度下，能够加速电池的老化，从而便于在更短时间内对电池寿命进行预测和评估。
本申请实施例提供的第三种锂电池使用寿命的评估方法，是在上述第一种锂电池使用寿命的评估方法的基础上，还包括如下技术特征：
将所述锂电池在所述具有预设温度的环境内老化3天至60天。
需要说明的是，不同型号的锂电池的老化时间会有所不同，一般在这种时间范围内都会预测出有效的寿命值。
本申请实施例提供的第四种锂电池使用寿命的评估方法，是在上述第一种锂电池使用寿命的评估方法的基础上，还包括如下技术特征：
所述结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子为：
根据公式
计算所述预设温度下的加速因子，其中，AF为加速因子；Ea为激活能，k为玻尔兹曼常数，Tu为常温下老化的绝对温度值，Tt为所述预设温度对应的绝对温度值。
其中，Ea通常在0.3eV～1.2eV之间，而锂锰电池体系的激活能约为0.76eV；k为玻尔兹曼常数8.617385×10-5，根据Arrhenius模型，锂锰电池老化的温度越高，其等效存储时间越长，电池反映出的内阻及容量变化越明显。
本申请实施例提供的第五种锂电池使用寿命的评估方法，是在上述第一种至第四种锂电池使用寿命的评估方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图为：
以所述曲线图中的纵坐标作为所述趋势图的纵坐标，以所述曲线图中的横坐标乘以所述加速因子得到的结果作为所述趋势图的横坐标，绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图。
具体的，可根据内阻仪监测锂锰电池老化过程内阻值变化情况结合Arrhenius老化规律，可绘制出电池于常温储存条件下的内阻值变化趋势图。
本申请实施例提供的第一种锂电池使用寿命的评估系统如图5所示，图5为本申请实施例提供的第一种锂电池使用寿命的评估系统的示意图，该系统包括：
恒温加速老化箱201，用于放置锂电池，在预设温度的环境内对所述锂电池进行加速老化，具体操作时，将锂电池用特定夹具夹好，保证电池正负极与夹具金属片连接正常，将带有夹具的电池置于恒温加速老化箱中，夹具另一边连接耐高温的导线；
内阻在线检测装置202，用于实时采集所述锂电池的内阻值，上述导线连接内阻在线检测装置的两接线柱上，设定好温度和保持时间之后，开启该装置，实时监测加速箱内电池老化后的内阻值；
内阻评估装置203，用于根据所述内阻值绘制加速老化的内阻值变化的曲线图，结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子，根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图，根据所述内阻值变化的趋势图分析所述锂电池的老化情况，评估所述锂电池的使用寿命。
本申请实施例提供的第二种锂电池使用寿命的评估系统，是在上述第一种锂电池使用寿命的评估系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述内阻在线检测装置的两个接线柱利用耐高温导线连接至所述锂电池的两个电极上。
本申请实施例提供的第三种锂电池使用寿命的评估系统，是在上述第一种锂电池使用寿命的评估系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述内阻评估装置为上位机。
上述方法和系统通过对锂电池进行在线监测及评估，可以更快更准确地对电池寿命进行预测并通过电池老化的内阻值变化趋势找到合适的电池测量标准，对电池后期的稳定使用具有重要意义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种锂电池使用寿命的评估方法，其特征在于，包括：
将锂电池放置于具有预设温度的环境内加速老化；
实时采集所述锂电池的内阻值；
根据所述内阻值绘制加速老化的内阻值变化的曲线图；
结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子，根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图；
根据所述内阻值变化的趋势图分析所述锂电池的老化情况，评估所述锂电池的使用寿命。
2.根据权利要求1所述的锂电池使用寿命的评估方法，其特征在于，所述预设温度的范围为40℃至85℃。
3.根据权利要求1所述的锂电池使用寿命的评估方法，其特征在于，将所述锂电池在所述具有预设温度的环境内加速老化3天至60天。
4.根据权利要求1所述的锂电池使用寿命的评估方法，其特征在于，所述结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子为：
根据公式
<mrow>
<mi>A</mi>
<mi>F</mi>
<mo>=</mo>
<mi>exp</mi>
<mrow>
<mo>{</mo>
<mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
<mi>k</mi>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>u</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>t</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
</mrow>
<mo>}</mo>
</mrow>
</mrow>
计算所述预设温度下的加速因子，其中，AF为加速因子；Ea为激活能，k为玻尔兹曼常数，Tu为常温下老化的绝对温度值，Tt为所述预设温度对应的绝对温度值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的锂电池使用寿命的评估方法，其特征在于，所述根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图为：
以所述曲线图中的纵坐标作为所述趋势图的纵坐标，以所述曲线图中的横坐标乘以所述加速因子得到的结果作为所述趋势图的横坐标，绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图。
6.一种锂电池使用寿命的评估系统，其特征在于，包括：
恒温加速老化箱，用于放置锂电池，在预设温度的环境内对所述锂电池进行加速老化；
内阻值在线检测装置，用于实时采集所述锂电池的内阻值；
内阻值评估装置，用于根据所述内阻值绘制加速老化的内阻值变化的曲线图，结合Arrhenius模型计算所述预设温度下的加速因子，根据所述加速因子和所述曲线图绘制锂电池常温下老化的内阻值变化的趋势图，根据所述内阻值变化的趋势图分析所述锂电池的老化情况，评估所述锂电池的使用寿命。
7.根据权利要求6所述的锂电池使用寿命的评估系统，其特征在于，所述内阻值在线检测装置的两个接线柱利用耐高温导线连接至所述锂电池的两个电极上。
8.根据权利要求6所述的锂电池使用寿命的评估系统，其特征在于，
所述内阻值评估装置为上位机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171121 |
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