CN107884715A - 一种电池循环寿命检测方法 - Google Patents

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傅凯
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Abstract

本发明提供了一种电池循环寿命检测方法，其包括步骤：A.常温条件下，检测锂电池容量的特征参数，建立锂电池的充放电循环寿命曲线；B.高温条件下，检测锂电池容量的特征参数，建立锂电池的充放电循环寿命曲线；C.根据两种充放电循环寿命曲线上的寿命节点，建立循环寿命检测的等效换算关系；D.确定等效关系的比例系数。本发明有效缩短锂离子电池循环寿命的检测时间，同时填补了在实验室条件下，快速检测领域的空白，为建立锂离子电池快速检测和评价标准奠定基础。

Description

一种电池循环寿命检测方法
技术领域
本发明涉及一种储能技术领域的检测方法，具体涉及一种电池循环寿命检测方法。
背景技术
锂离子电池在储能应用工况中，存在小倍率充放电、长循环次数的特点，现有传统检测方法对其进行寿命评价的周期非常漫长，尤其是具有长寿命的三元/钛酸锂电池，一般为3年以上，甚至更长，这使得研究和评价过程耗时很长，全寿命周期实测数据匮乏，严重滞后于技术应用需求，因此建立快速检测方法非常必要。
对于锂离子电池寿命的检测目前主要有两种方法，一是全寿命周期法，即采用常用充放电方式，对电池进行充放电循环，记录电池剩余容量达到一定百分比时电池的循环次数，作为此阶段电池的循环寿命。例如，当电池剩余容量为起始容量的80％时，循环次数1000次，即该电池剩余容量为80％时的循环寿命是1000次。此种方法检测准确，但是测试周期时间长，以1C电流100％DOD为例，完成1000次循环大约需要100天。二是电池容量外推法，通过常用充放电方式，对电池进行充放电循环，具有一定的数据积累之后，作出电池容量随循环次数的曲线，通过曲线拟合外推得到电池全寿命周期内容量随循环次数的变化曲线。此种方法简单快捷，但推算值与真实值偏差较大，且仅适用于有限寿命阶段电池寿命的预判。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，一种电池循环寿命检测方法，其包括如下步骤：
A.常温条件下，检测锂电池容量的特征参数，建立所述锂电池的充放电循环寿命曲线；B.高温条件下，检测锂电池容量的特征参数，建立所述锂电池的充放电循环寿命曲线；C.根据两种充放电循环寿命曲线上的寿命节点，建立循环寿命检测的等效换算关系；D.确定等效关系的比例系数。
在25℃条件下进行充放电循环，得到所述常温条件下锂电池容量的特征参数。
在40℃～50℃条件下进行充放电循环，得到所述高温条件下锂电池容量的特征参数
特征参数包括：剩余容量、容量保持率、累计处理能量和阻抗电池性能状态。
等效换算关系如下所示：
其中，x为等效关系的比例系数；
a1和a2分别为常温条件和高温条件下,同一剩余容量百分比对应的充放电循环次数；
b1和b2分别为常温条件和高温条件下，另一剩余容量百分比对应的充放电循环次数。
锂电池为三元锂储能电池或钛酸锂储能电池。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的技术方案通过高温充放电模式检测锂储能电池循环寿命，并建立不同温度充放电时的等效关系，加快了测量速度、提高了测量的准确度。
2、本发明有效缩短了锂离子电池循环寿命的检测时间，同时填补了在实验室条件下，快速检测领域的空白，为建立锂离子电池快速检测和评价标准奠定基础。
附图说明
图1为不同温度下锂电池的充放电循环寿命曲线；
图2为本发明的循环等效关系示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本申请提供了一种常温充放电和高温充放电的等效关系的方法，通过高温测试来加速锂离子电池循环寿命的检测方法，以克服现有技术的不足。
1.不同温度下的三元/钛酸锂储能电池循环寿命检测
如图1所示在一定条件下，积累三种不同温度下的三元/钛酸锂储能电池充放电循环寿命曲线，曲线1#、2#和3#分别为在25℃、45℃和55℃温度下锂储能电池的充放电循环寿命曲线，其横坐标为锂储能电池充放电循环次数，纵坐标为剩余容量百分比。
2.不同温度循环的等效关系建立
从图2中的横坐标锂储能电池充放电循环次数和纵坐标剩余容量百分比可以看出，以25℃传统检测方法1#线所表示的检测其容量经过800次循环下降至初始容量的92％左右，而45℃加速循环实验2#线所表示的，则经过约450次循环即可衰减到92％。
全过程中，每隔200次循环进行一次标定，选择容量、容量保持率、累计处理能量和阻抗等能够充分表征电池性能状态且较易测量的特征参数建立等效曲线。例如选择剩余容量百分比为主要参数，做等效曲线，如图2所示，标定结果如图中3#线所示，即为等效寿命曲线。其中，在第200次和400次的标定等效于传统寿命检测曲线中的350次及700次，假设这两个对应点之间的其他输出特性及扫描电镜照片、X射线衍射图谱等内特性检测结果也相近，则可认为45℃下测试对应的等效曲线可以与25℃传统全寿命周期检测方法之间形成有效等效关系。
从图2可以看出，对应的等效关系为：不同温度下，电池循环衰减到同样的寿命节点，比如90％或80％等，对应各自的循环次数分别为a节点的a1和a2以及b节点的b1和b2，在其他条件相同的情况下，应有此对应关系：(x为波动值，范围区间在0.95～1.05)。
以上图2为例，25℃和45℃两个温度下，循环衰减至约95.2％时对应的循环次数a2和a1分别为350和200,比值为1.75；当循环衰减至约92.8％时对应的循环次数b2和b1分别为700和400,比值仍为1.75。所以，在其他条件相同的情况下，45℃下的循环衰减是25℃下循环衰减的1.75倍。
3.高温充放电循环测试
考虑锂离子电池不同体系，采用合适的高温，如40℃～50℃间进行充放电循环，得到高温下电池循环寿命数据和曲线。
4.常温下的锂离子电池循环寿命推导
建立等效曲线后，实质上也就是建立了电池寿命快速评价的等效换算关系。以等效曲线对应的动力学参数(如45℃高温条件)作为加速老化实验条件以等效曲线作为电池在此快速评价方法下的标准实验结果，将传统检测方法与加速老化实验方法之间的数学关系(如本发明中45℃高温条件下循环衰减1.75倍的关系)作为寿命快速评价的换算关系。
本发明提供的技术方案通过高温充放电模式检测三元/钛酸锂储能电池循环寿命，并建立不同温度充放电时的等效关系，加快了测量速度、提高了测量的准确度。采用容量、累计处理能量、阻抗为主要参数，建立不同温度充放电时的等效关系，以高温充放电模式加速锂离子电池循环寿命的检测。其有效缩短了锂离子电池循环寿命的检测时间，同时填补了在实验室条件下，快速检测领域的空白，为建立锂离子电池快速检测和评价标准奠定基础。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电池循环寿命检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：
A.常温条件下，检测锂电池容量的特征参数，建立所述锂电池的充放电循环寿命曲线；
B.高温条件下，检测锂电池容量的特征参数，建立所述锂电池的充放电循环寿命曲线；
C.根据两种充放电循环寿命曲线上的寿命节点，建立循环寿命检测的等效换算关系；
D.确定等效换算关系的比例系数。
2.根据权利要求1所述的电池循环寿命检测方法,其特征在于，在25℃条件下进行充放电循环，得到所述常温条件下锂电池容量的特征参数。
3.根据权利要求1所述的电池循环寿命检测方法，其特征在于，在40℃～50℃条件下进行充放电循环，得到所述高温条件下锂电池容量的特征参数。
4.根据权利要求1所述的电池循环寿命检测方法,其特征在于，所述特征参数包括：剩余容量、容量保持率、累计处理能量和阻抗电池性能状态。
5.根据权利要求1所述的电池循环寿命检测方法，其特征在于，所述等效换算关系如下所示：
其中，x为所述等效关系的比例系数；
a1和a2分别为常温条件和高温条件下,同一剩余容量百分比对应的充放电循环次数；
b1和b2分别为常温条件和高温条件下，另一剩余容量百分比对应的充放电循环次数。
6.根据权利要求1所述的电池循环寿命检测方法,其特征在于，
所述锂电池为三元锂储能电池或钛酸锂储能电池。
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