CN107589375B - 基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法，包括以下步骤：对目标三元电芯进行1C充放电容量测试后，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出标准三元电芯；对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压；挑选中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯并纳入第一电芯组，对第一电芯组内的标准三元电芯进行1C充放电容量测试后，挑选第一电芯组内中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯作为优化三元电芯。本发明提出的三元电芯优化方法简单高效、工艺简单，减少了电芯筛选的工序，且筛选出的电芯容量效率高、自放电小，筛选出的电芯成组后循环寿命好、系统压差小，有利于提高电池组在整车使用时更好地发挥电池性能。

Description

基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法及系统

技术领域

本发明涉及锂离子电子测试技术领域，尤其涉及一种基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法及系统。

背景技术

动力电池组是由单体电池组成的，电池组的容量发挥取决于单体电芯的寿命和一致性，决定了电池组的性能优劣。若单体电芯的一致性不好，即便单体电芯性能优异，电池组的压差过大，在使用过程中必定会造成个别单体的过充、过放，产生状态误差，严重降低电池组的循环寿命。目前电池成组前主要有容量分选法、伏安特性曲线分选法、多参数分选法几种测试方法，但容量分选法的操作工序繁琐，设备精度要求高，且较难筛选出自放电异常的电芯；伏安特性曲线分选法测试所需设备多，测试数据多样，适用于实验室挑选电芯或样车少的情况下，挑选效率低；多参数分选法优远参数过多，参数测试记录准确性要求高，电芯合格率降低，制造成本要求高；基于上述问题，本发明提出的基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法，在电池制作过程中，必不可少的分容和高温老化工序中设备优选中值电压和内阻参数作为筛选标准，挑选出合格电芯，提高电池配组后的动力电池性能，延长使用寿命。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法及系统，该方法挑选出的合格电芯一致性好，自放电率小；且电芯成组后模组循环过程压差小，SOH差，提高了配组后的动力电池性能，延长了使用寿命。

本发明提出的基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法，包括以下步骤：

S1、对目标三元电芯进行1C充放电容量测试后，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出标准三元电芯；

S2、对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压；

S3、挑选中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯并纳入第一电芯组，对第一电芯组内的标准三元电芯进行1C充放电容量测试后，挑选第一电芯组内中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯作为优化三元电芯。

优选地，步骤S1具体包括：

对标称容量为36Ah的三元电芯进行1C 36A充放电容量测试，其中充放电电压范围为3.0-4.2V，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出容量为35.5-36.5Ah、电压大于4.10V、内阻范围为0.5-1.0mΩ的三元电芯作为标准三元电芯。

优选地，步骤S2具体包括：

对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压为3.61±0.01V，其中中值电压为电池SOC为50％时对应的电压值。

优选地，步骤S3中具体包括：

将第一电芯组内的标准三元电芯放在45°烘箱中高温搁置3天，待上述标准三元电芯恢复室温后对其进行1C充放电容量测试，挑选第一电芯组内中值电压满足3.61±0.01V的标准三元电芯作为优化三元电芯。

本发明提出的基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化系统，包括：

电芯挑选模块，用于在对目标三元电芯进行1C充放电容量测试后，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出标准三元电芯；

电压标定模块，用于对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压；

电芯优化模块，用于挑选中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯并纳入第一电芯组，对第一电芯组内的标准三元电芯进行1C充放电容量测试后，挑选第一电芯组内中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯作为优化三元电芯。

优选地，电芯挑选模块具体用于：

对标称容量为36Ah的三元电芯进行1C 36A充放电容量测试，其中充放电电压范围为3.0-4.2V，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出容量为35.5-36.5Ah、电压大于4.10V、内阻范围为0.5-1.0mΩ的三元电芯作为标准三元电芯。

优选地，电压标定模块具体用于：

对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压为3.61±0.01V，其中中值电压为电池SOC为50％时对应的电压值。

优选地，电芯优化模块具体用于：

将第一电芯组内的标准三元电芯放在45°烘箱中高温搁置3天，待上述标准三元电芯恢复室温后对其进行1C充放电容量测试，挑选第一电芯组内中值电压满足3.61±0.01V的标准三元电芯作为优化三元电芯。

本发明通过中值电压二次分选法对三元电芯进行优化，简化了电池组分选的参数，高效地筛选出容量、电压、内阻范围合理以及放电小的优质电芯成组，提高了电池成组前对电芯筛选的一致性，同时，本发明提出的三元电芯优化方法简单高效、工艺简单，减少了电芯筛选的工序，且筛选出的电芯容量效率高、自放电小，筛选出的电芯成组后循环寿命好、系统压差小，有利于提高电池组在整车使用时更好地发挥电池性能。

附图说明

图1为一种基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法的步骤示意图；

图2为一种基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化系统的结构示意图；

图3为具体实施方式中三元电芯的自放电率图；

图4为具体实施方式中三元电芯的中值电压定律图；

图5为具体实施方式中三元电芯电池组循环压差图。

具体实施方式

如图1、图2所示，图1、图2为本发明提出的一种基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法及系统。

参照图1，本发明提出的基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法，包括以下步骤：

S1、对目标三元电芯进行1C充放电容量测试后，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出标准三元电芯；

本实施方式中，步骤S1具体包括：

对标称容量为36Ah的三元电芯进行1C 36A充放电容量测试，其中充放电电压范围为3.0-4.2V，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出容量为35.5-36.5Ah、电压大于4.10V、内阻范围为0.5-1.0mΩ的三元电芯作为标准三元电芯。

S2、对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压；

对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压为3.61±0.01V，其中中值电压为电池SOC为50％时对应的电压值。

为验证上述测试过程得出的标准中值电压与标准三元电芯容量和内阻的匹配性，本实施方式挑选出上述测试过程中，容量高于36.5Ah的三元电芯以及内阻偏高(1.15mΩ)的三元电芯，并将上述三元电芯充满电后进行1C充放电容量测试，得出上述三元电芯的中值电压不在3.61±0.01V范围内，因此，步骤S1和S2挑选标准三元电芯的容量和内阻与标准中值电压的匹配度高、合理性强。

具体地，本实施方式记录了标准三元电芯进行1C充放电容量测试中的充放电电压范围为(3.0-4.2V)，其中值电压范围均处于3.61±0.01V内，则上述测试过程选择的目标三元电芯的容量和内阻均符合产品规格；具体的测试结果参数如下表：

表1一次筛选合格电芯中值电压

电芯编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											中值电压/V	3.613	3.608	3.608	3.610	3.607	3.608	3.609	3.614	3.614	3.611
电芯编号	7	8	9	10	11	12	13	14	15(容量高)	16(内阻大)
											中值电压/V	3.610	3.607	3.613	3.615	3.612	3.614	3.611	3.615	3.632	3.574

S3、挑选中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯并纳入第一电芯组，对第一电芯组内的标准三元电芯进行1C充放电容量测试后，挑选第一电芯组内中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯作为优化三元电芯。

步骤S3中具体包括：

将第一电芯组内的标准三元电芯放在45°烘箱中高温搁置3天，待上述标准三元电芯恢复室温后对其进行1C充放电容量测试，挑选第一电芯组内中值电压满足3.61±0.01V的标准三元电芯作为优化三元电芯；基于中值电压对第一电芯组内的三元电芯进行二次筛选，有效地提高了最终挑选出的优化三元电芯的性能。

进一步地，为验证挑选出的优化三元电芯容量保持率，本实施方式挑选出上述优化三元电芯中的10支，将10支三元电芯充满电并搁置在55℃烘箱内10天，做加速自放电测试，并用万用表记录电芯每天的电压变化情况，且对搁置后的三元电芯做1C充放电容量测试，测试结果表明此10支三元电芯的容量筛减小、电压变化小，电芯的容量保持率高、自放电率小；具体验证结果见下表：

表2二次筛选合格电芯容量保持率

电芯编号	1	2	3	4	5
						容量保持率	95.75	95.36	95.26	95.63	95.18
电芯编号	6	7	8	9	10
						容量保持率	95.35	95.71	95.24	95.33	95.45

其中，上述验证过程中三元电芯的放电曲线如图3所示、电压变化如图4所示。

进一步地，为验证上述方法挑选出的优化三元电芯的性能，本实施方式对基于电压二次分选法挑选出的的三元电芯，通过连接片串并联后做成10串1并的电池组，并在电性能测试柜中进行1C36A充放电容量测试50周，测试结果表明，基于电压二次分选法挑选出的三元电芯系统压差小、容量发挥高、循环寿命好；具体的测试结果如图5所示。

参照图2，本发明提出的基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化系统，包括：

电芯挑选模块，用于在对目标三元电芯进行1C充放电容量测试后，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出标准三元电芯；

电芯挑选模块具体用于：

对标称容量为36Ah的三元电芯进行1C 36A充放电容量测试，其中充放电电压范围为3.0-4.2V，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出容量为35.5-36.5Ah、电压大于4.10V、内阻范围为0.5-1.0mΩ的三元电芯作为标准三元电芯。

电压标定模块，用于对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压；

电压标定模块具体用于：

对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压为3.61±0.01V，其中中值电压为电池SOC为50％时对应的电压值。

电芯优化模块，用于挑选中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯并纳入第一电芯组，对第一电芯组内的标准三元电芯进行1C充放电容量测试后，挑选第一电芯组内中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯作为优化三元电芯。

电芯优化模块具体用于：

将第一电芯组内的标准三元电芯放在45°烘箱中高温搁置3天，待上述标准三元电芯恢复室温后对其进行1C充放电容量测试，挑选第一电芯组内中值电压满足3.61±0.01V的标准三元电芯作为优化三元电芯。

本实施方式通过中值电压二次分选法对三元电芯进行优化，简化了电池组分选的参数，高效地筛选出容量、电压、内阻范围合理以及放电小的优质电芯成组，提高了电池成组前对电芯筛选的一致性，同时，本实施方式提出的三元电芯优化方法简单高效、工艺简单，减少了电芯筛选的工序，且筛选出的电芯容量效率高、自放电小，筛选出的电芯成组后循环寿命好、系统压差小，有利于提高电池组在整车使用时更好地发挥电池性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对目标三元电芯进行1C充放电容量测试后，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出标准三元电芯；

S2、对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压；

S3、挑选中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯并纳入第一电芯组，对第一电芯组内的标准三元电芯进行1C充放电容量测试后，挑选第一电芯组内中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯作为优化三元电芯；

步骤S1具体包括：

对标称容量为36Ah的三元电芯进行1C 36A充放电容量测试，其中充放电电压范围为3.0-4.2V，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出容量为35.5-36.5Ah、电压大于4.10V、内阻范围为0.5-1.0mΩ的三元电芯作为标准三元电芯；

步骤S2具体包括：

对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压为3.61±0.01V，其中中值电压为电池SOC为50％时对应的电压值；

步骤S3中具体包括：

将第一电芯组内的标准三元电芯放在45°烘箱中高温搁置3天，待上述标准三元电芯恢复室温后对其进行1C充放电容量测试，挑选第一电芯组内中值电压满足3.61±0.01V的标准三元电芯作为优化三元电芯。

2.基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化系统，其特征在于，包括：

电芯挑选模块，用于在对目标三元电芯进行1C充放电容量测试后，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出标准三元电芯；

电压标定模块，用于对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压；

电芯优化模块，用于挑选中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯并纳入第一电芯组，对第一电芯组内的标准三元电芯进行1C充放电容量测试后，挑选第一电芯组内中值电压满足标准中值电压的标准三元电芯作为优化三元电芯。

3.根据权利要求2所述的基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化系统，其特征在于，电芯挑选模块具体用于：

对标称容量为36Ah的三元电芯进行1C 36A充放电容量测试，其中充放电电压范围为3.0-4.2V，对单体电芯进行电压、内阻测试，挑选出容量为35.5-36.5Ah、电压大于4.10V、内阻范围为0.5-1.0mΩ的三元电芯作为标准三元电芯。

4.根据权利要求2所述的基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化系统，其特征在于，电压标定模块具体用于：

对标准三元电芯进行1C充放电容量测试，得出标准中值电压为3.61±0.01V，其中中值电压为电池SOC为50％时对应的电压值。

5.根据权利要求4所述的基于电压二次分选的三元电芯成组性能优化系统，其特征在于，电芯优化模块具体用于：

将第一电芯组内的标准三元电芯放在45°烘箱中高温搁置3天，待上述标准三元电芯恢复室温后对其进行1C充放电容量测试，挑选第一电芯组内中值电压满足3.61±0.01V的标准三元电芯作为优化三元电芯。

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