CN107732337A - 一种退役电池模块分选方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种退役电池模块分选方法，无需将电池模块进行拆解，仅将电池模块中单串电池进行充电后检测K值、进行放电后检测直流内阻，就能将电池模块进行分选，单串电池K值和直流内阻均合格的电池模块可以进行入库存储，待阶梯利用。本发明相对将电池模块拆解成单体电池进行分选的方法，省去了电池拆解步骤，在电池充放电时只需对单串电池充放电，不需对每个单体电池进行充放电，提高工作效率的同时，节省了一定成本，且本发明不拆解电池模块的分选方法，能有效保证分选初合格的电池模块，分选后的电池模块可直接用于微网储能系统，并避免了直接使用退役电池模块带来使用中容量快速衰减的现象发生。

Description

一种退役电池模块分选方法

技术领域

本发明属于动力电池退役处理技术领域，具体涉及一种退役电池模块分选方法。

背景技术

在国家的大力支持下，我国新能源汽车产业发展迅速，特别是2014年开始市场呈爆发式增长。据中国汽车工业协会数据统计，2016年中国新能源汽车销量达50.7万辆，市场累计量达到100万辆。2015年我国新能源汽车的产量为34.05万辆，占全球50多万辆产量的60％以上；锂电池报废量累计约2万～4万吨，市场容量巨大。据预测，到2020年前后，我国动力电池累计报废量预计将达到20万吨的规模。电动汽车退役电池仍具有约70％以上的残余容量，经分选、评估及维护后，具有二次使用的条件，仍可继续应用于路灯、通信、储能等领域。这种阶梯式利用，可让电池在全寿命周期内价值得到最大限度的发挥，在大幅度降低储能产品成本的同时，也分担了电动汽车使用阶段的成本。在为公司增加新的收益点的同时，也增加了公司的产品竞争力。

目前，行业内对电动汽车退役电池的处理，由于行业政策法规体系不完善、行业发展不规范、市场不成熟以及回收成本高的问题。由于现有市场上电池在尺寸、结构等方面没有统一的标准，造成电池拆解较为复杂，效率低下，回收处理工艺成本高。同时由于报废电池的再利用必须经过品质检测和状态评估，而前期电池一致性差，缺乏完整的数据记录，装置和人工成本较高，电池的一致性和可靠性也无法保障，电池回收的经济性和安全性较低。

现有技术中，退役电池处理的方式主要有，要么直接将整个电池包用于微网储能系统，要么拆解为单体电池后进行分选，进行二次成组使用，例如一篇公布号为103560277、名称为“一种的电动汽车退役电池重组分选方法”的中国专利文献。以上两种方式均存在较大缺陷，如果整个电池包直接使用二次使用成本较低，但会存在有部分电池衰减较为严重，导致整个电池包的使用寿命很短；如果拆解为单体进行二次成组使用能够实现对每支单体电池的状态评估，二次使用时可靠性高，但会存在成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种退役电池模块分选方法，用于解决现有技术将退役电池模块拆解成单体电池进行分选成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种退役电池模块分选方法，退役电池模块由单串电池串联而成，单串电池由单体电池并联而成，所述分选方法包括以下步骤：

1)对每一单串电池进行恒流充电或恒压充电，每一单串电池停止充电的截止方式为单串电池中任一单体电池的电压达到第二设定值；充电完成后对每一单串电池进行K值测试；

2)对每一单串电池进行恒流放电或恒功率放电，每一单串电池停止放电的截止方式为单串电池中任一单体电池的电压达到第四设定值；放电完成后对每一单串电池进行直流内阻测试；

3)将每一单串电池进行K值测试测出的K值和进行直流内阻测试测出的内阻均合格的退役电池模块判定为合格。

其中，步骤1)对每一单串电池进行恒流充电或恒压充电前，还包括对退役电池模块进行恒流充电或恒压充电的步骤，当退役电池模块电压或其中的单体电池电压达到第一设定值时，停止充电。

步骤2)对每一单串电池进行恒流放电或恒功率放电前，还包括对退役电池模块进行恒流放电或恒功率放电的步骤，当退役电池模块电压或其中的单体电池电压达到第三设定值时，停止放电。

在退役电池模块充电前，还包括测试每一单串电池的开路电压和交流内阻，对每一单串电池测出的开路电压和交流内阻均合格的退役电池模块进行步骤1)中的充电过程。

在测试开路电压和交流内阻前，还包括退役电池模块的外观检测和退役电池模块中单体电池的外观检测步骤。

退役电池模块的外观检测包括：退役电池模块的外观是否有变形、裂纹，表面是否有外伤、有污渍，模块标识是否清晰、正确。

单体电池的外观检测包括：单体电池的外观是否有变形、裂纹，表面是否有外伤、有污渍，标识是否清晰、正确，极柱是否滑丝或损伤，安全阀是否破损漏液，单体电池是否臌胀、漏液。

所述K值测试为：充电完成后对退役电池模块进行常温静置，测试并记录每一单串电池常温搁置设定第一时间的开路电压和设定第二时间的开路电压，其中设定第一时间小于设定第二时间，则单串电池的K值为设定第一时间的开路电压与设定第二时间的开路电压的压差。

对判定为合格的退役电池模块，按照退役电池模块的容量进行分级。

上述步骤1)还包括所述充电完成后对每一单串电池进行直流内阻测试的步骤。

本发明的有益效果是：

本发明无需将退役电池模块进行拆解，只需将退役电池模块中单串电池进行充电后检测K值、进行放电后检测直流内阻，就能将退役电池模块进行分选，单串电池K值和直流内阻均合格的退役电池模块可以进行入库存储，待阶梯利用。本发明相对将退役电池模块拆解成单体电池进行分选的方法，省去了电池拆解步骤，在电池充放电时只需对单串电池充放电，不需对每个单体电池进行充放电，提高工作效率的同时，节省了一定成本，且本发明不拆解退役电池模块的分选方法，能有效保证分选初合格的退役电池模块，分选后的退役电池模块可直接用于微网储能系统，并避免了直接使用退役电池模块带来使用中容量快速衰减的现象发生。

退役电池模块的串联充电和串联放电能够有效提高退役电池模块的分选效率，对单串电池的充电和放电旨在准确预估退役电池模块中每一单串电池的容量，单串电池的容量为退役电池模块串联放电的容量与对单串电池放电容量的叠加，同时电池在不同荷电状态下的K值和直流内阻呈非线性变化，通过对单串电池放电后进行K值和直流内阻测试，保证了退役电池模块中每一串电池的荷电状态一致，即每一串电池达到满电状态，解决了退役电池模块只通过串联充电测K值和直流内阻存在的荷电状态不一致导致的K值和直流内阻测量偏差问题，从而保证退役电池模块有效分选的一致性。

进一步，本发明还对退役电池模块和退役电池模块中的单体电池分别进行了外观的检测，检测时同样不需要将退役电池模块进行拆解，以保证退役电池模块和单体电池的外观完整。

进一步，在并行充电完成后测试单串电池的阻抗，加入测试合格的进入放电步骤，保证了单串电池的内阻测试的准确性，在单串电池充满电的情况下进行电池直流内阻的分选，提高测试精度。

附图说明

图1是本发明的一种退役电池模块分选流程示意图；

图2是本发明的另一种退役电池模块分选流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明的退役电池模块采用单体电池先并后串的方式，由单串电池串联而成，其中单串电池由单体电池并联而成，基于这种结构的电池模块，本发明的退役电池模块分选方法主要包括以下步骤：

对退役电池模块进行恒流充电或恒压充电，当退役电池模块电压或其中的单体电池电压达到第一设定值时，停止充电。对每一单串电池进行恒流充电或恒压充电，每一单串电池停止充电的截止方式为单串电池中任一单体电池的电压达到第二设定值。充电完成后，对每一单串电池进行K值测试。

对退役电池模块进行恒流放电或恒功率放电，当退役电池模块电压或其中的单体电池电压达到第三设定值时，停止放电。对每一单串电池进行恒流放电或恒功率放电，每一单串电池停止放电的截止方式为单串电池中任一单体电池的电压达到第四设定值。放电完成后，对每一单串电池进行直流内阻测试。最后，将每一单串电池测出的K值和内阻均合格的退役电池模块判定为合格。

本发明无需将退役电池模块进行拆解，只需将退役电池模块中单串电池进行充电后检测K值、进行放电后检测直流内阻，就能将退役电池模块进行分选，单串电池K值和直流内阻均合格的退役电池模块可以进行入库存储，待阶梯利用。本发明相对将退役电池模块拆解成单体电池进行分选的方法，省去了电池拆解步骤，在电池充放电时只需对单串电池充放电，不需对每个单体电池进行充放电，提高工作效率的同时，节省了一定成本，且本发明不拆解退役电池模块的分选方法，能有效保证分选初合格的退役电池模块，分选后的退役电池模块可直接用于微网储能系统，并避免了退役电池模块衰减严重的现象发生。

具体的，如图2所示，退役电池模块经过外观测试、交流内阻和开路电压测试、模块充电、K值测试、阻抗测试、模块放电、阻抗测试和模块分级后，对于合格的退役电池模块进行梯级利用，对于不合格的退役电池模块进入报废拆解环节。

外观测试包含退役电池模块外观测试和单体电池外观测试。退役电池模块外观测试包括电池的外观是否有变形、裂纹，表面是否有外伤、有污渍，模块标识是否清晰、正确。单体电池外观测试包括外观是否有变形、裂纹，表面是否有外伤、有污渍，标识是否清晰、正确，极柱是否滑丝或损伤，安全阀是否破损漏液，电池是否臌胀，电池是否漏液。

对于外观检测合格的电池进行交流内阻和开路电压测试，对于检测不合格的退役电池模块做报废处理。交流内阻和开路电压采用电池阻抗测试仪测试，测试合格的模块进入模块串充环节，不合的退役电池模块做报废处理。

模块充电由串联充电和并联充电两部分组成，串联充电以恒流或恒流恒压方式对退役电池模块充电，充电截止方式为单体电池电压达到设定值或退役电池模块电压达到设定值。并联充电对退役电池模块中单串电池以一对一的方式采用恒流或恒流恒压方式充电，充电截止方式为退役电池模块中最先达到电压设定值的单体电池先停止充电，其他单串电池继续充电，待所有单串电池均达到设定值时停止充电。

充电后，对退役电池模块进行K值测试，K值的测试方法是：对并联充电完的电池进行常温静置，测试并记录每串电池常温搁置设定第一时间的开路电压和设定第二时间的开路电压，其中设定第一时间小于设定第二时间，则单串电池的K值为设定第一时间的开路电压与设定第二时间的开路电压的压差。例如，记录每串电池常温搁置12h及7天的开路电压，分别记为OCV1和OCV2，电压电位为V，K＝(OCV1-OCV2)*1000，K值的单位为mV。

退役电池模块自放电测试后，对退役电池模块放电测试，放电测试由串联放电和并联放电两部分组成。串联放电对退役电池模块以恒流或恒功率方式对放电，放电截止方式为单体电池电压达到设定值或退役电池模块电压达到设定值。并联放电对退役电池模块中单串电池以一对一的方式采用恒流或恒功率方式放电，放电截止方式为退役电池模块中最先达到电压设定值的单体电池先停止放电，其他单串电池继续放电，待所有单串电池均达到设定值时停止放电。

测试过程中，在并行放电完成后，测试单串电池的阻抗，阻抗测试采用0.1Hz阻抗测试仪测试，并检测单串电池的直流内阻是否合格，若合格，进入模块分级步骤。作为其他实施方式，还可以在并行充电完成后测试单串电池的阻抗，测试合格的进入放电步骤，如图1所示，加入充电后内阻测试步骤的好处在于，保证了单串电池的内阻测试的准确性，在单串电池充满电的情况下进行电池直流内阻的分选，提高测试精度。

模块分级步骤为：对外观、K值、阻抗合格的电池按照容量进行分级，并分区存放。对不合格退役电池模块拆解为单体电池或直接做报废处理。

本发明相对于电动汽车退役动力锂电池状态复杂、规格多样、分选成本高等难题，具有以下优势：

一、解决电池模块及电池模块中各单串电池容量快速测定问题；

二、解决电池模块各单串电池满电自放电及满电直流内阻测试的问题；

三、降低退役电池分选投入成本及电池模块分拆成本；

四、提高电池模块分选的准确性和分选效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种退役电池模块分选方法，退役电池模块由单串电池串联而成，单串电池由单体电池并联而成，其特征在于，所述分选方法包括以下步骤：

1)对每一单串电池进行恒流充电或恒压充电，每一单串电池停止充电的截止方式为单串电池中任一单体电池的电压达到第二设定值；充电完成后对每一单串电池进行K值测试；

2)对每一单串电池进行恒流放电或恒功率放电，每一单串电池停止放电的截止方式为单串电池中任一单体电池的电压达到第四设定值；放电完成后对每一单串电池进行直流内阻测试；

3)将每一单串电池进行K值测试测出的K值和进行直流内阻测试测出的内阻均合格的退役电池模块判定为合格。

2.根据权利要求1所述的退役电池模块分选方法，其特征在于，步骤1)对每一单串电池进行恒流充电或恒压充电前，还包括对退役电池模块进行恒流充电或恒压充电的步骤，当退役电池模块电压或其中的单体电池电压达到第一设定值时，停止充电。

3.根据权利要求2所述的退役电池模块分选方法，其特征在于，步骤2)对每一单串电池进行恒流放电或恒功率放电前，还包括对退役电池模块进行恒流放电或恒功率放电的步骤，当退役电池模块电压或其中的单体电池电压达到第三设定值时，停止放电。

4.根据权利要求1所述的退役电池模块分选方法，其特征在于，在退役电池模块充电前，还包括测试每一单串电池的开路电压和交流内阻，对每一单串电池测出的开路电压和交流内阻均合格的退役电池模块进行步骤1)中的充电过程。

5.根据权利要求4所述的退役电池模块分选方法，其特征在于，在测试开路电压和交流内阻前，还包括退役电池模块的外观检测和退役电池模块中单体电池的外观检测步骤。

6.根据权利要求5所述的退役电池模块分选方法，其特征在于，退役电池模块的外观检测包括：退役电池模块的外观是否有变形、裂纹，表面是否有外伤、有污渍，模块标识是否清晰、正确。

7.根据权利要求5所述的退役电池模块分选方法，其特征在于，单体电池的外观检测包括：单体电池的外观是否有变形、裂纹，表面是否有外伤、有污渍，标识是否清晰、正确，极柱是否滑丝或损伤，安全阀是否破损漏液，单体电池是否臌胀、漏液。

8.根据权利要求1所述的退役电池模块分选方法，其特征在于，所述K值测试为：充电完成后对退役电池模块进行常温静置，测试并记录每一单串电池常温搁置设定第一时间的开路电压和设定第二时间的开路电压，其中设定第一时间小于设定第二时间，则单串电池的K值为设定第一时间的开路电压与设定第二时间的开路电压的压差。

9.根据权利要求1所述的退役电池模块分选方法，其特征在于，对判定为合格的退役电池模块，按照退役电池模块的容量进行分级。

10.根据权利要求1所述的退役电池模块分选方法，其特征在于，步骤1)还包括所述充电完成后对每一单串电池进行直流内阻测试的步骤。