CN108199109A - 一种退役动力电池包梯次利用的筛选方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种退役动力电池包梯次利用的筛选方法，该退役动力电池包的处理包含以下步骤：预检、室温容量检测、倍率检测、内阻检测、电压检测；将不满足梯次利用的退役动力电池包拆解成动力电池模块，然后进行以下处理：外观检查、容量检测、倍率检测、内阻检测、电压检测；最后，将筛选后的退役动力电池包和动力电池模块进行梯次利用；本发明同现有技术相比，基于容量、内阻、功率、电压为四大体现电芯性能的因素，从该四个因素对电芯性能敏感度从大到小开始筛选，极大提高了筛选的一致性，其主要是采用国家标准进行测试，提高了筛分方法的兼容性，并分别对电池包和电池模块进行筛分，增加了梯次利用的领域，通用性强，值得推广应用。

Description

一种退役动力电池包梯次利用的筛选方法

[技术领域]

本发明涉及电池梯次利用技术领域，具体地说是一种退役动力电池包梯次利用的筛选方法。

[背景技术]

目前，以电动车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势，已成为普遍共识。新能源汽车的快速发展，对动力电池寿命到期后的处理和利用提出新的课题。据中国汽车技术研究中心预测，到2020年，我国电动汽车动力电池累计报废量将达到12万～17万吨的规模。如此巨大的回收量需要提前进行动力电池再利用业务的研究和商业模式的摸索，如果不能建立“有利可图”的回收产业，废电池就会像潮水一样淹没电动汽车和动力电池生产企业。

另外，从市场需求的现实来看，新能源汽车的续航里程逐年下坡，这期间的成本压力如何化解？“价格0.8元/wh、能量密度300wh/kg、循环周期达1500次”的电池“远水救不了近火”，而且仅从全球镍钴量考虑，有限的资源也支撑不了电池的现实需求。因此，梯次利用已成为诸多电池厂家的选择。梯次利用不仅可以解决成本问题，还可为电动汽车退役电池谋出路。最重要的是，废旧蓄电池利用应遵循先梯次利用后再生利用原则。

梯次利用解决方案有两种：单体拆分和保持原电池箱。但从质量、容量、兼容性、拆分/管理成本等角度对比分析，两种方案各有利弊。在此前提下，电池厂应当优先通过运行大数据及可追溯体系选择模块应用，原因是PACK自动化主流技术已逐渐转变到激光焊，如果拆解退役电池后打磨再焊接，单体方案可行性差。

梯次利用的方案为：通过检测，如果回收电池还剩余规定容量，则可以进行梯次利用，应用于分布式储能电池系统，用来平抑、稳定风能、太阳能等间歇式可再生能量发电的输出功率；或者应用于微电网，实施削峰填谷，减轻用电负荷供需矛盾；对于完全丧失再利用价值的电池，则对电池进行拆解和化学处理，完全回收镍、钴等金属，用于生产新的电池，实现循环利用。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种退役动力电池包梯次利用的筛选方法，不仅极大地提高了筛选的一致性，以及筛分方法的兼容性，而且增加了梯次利用的领域，通用性强。

为实现上述目的设计一种退役动力电池包梯次利用的筛选方法，包括如下步骤：

1)预检，检查待选动力电池包标牌或二维码是否存在，外观是否完好，尺寸和重量是否有明显变化，电池包是否有破损，电池管理系统BMS是否能够正常工作；

2)室温容量检测，将来自于步骤1)的待选动力电池包进行室温容量测试；

3)倍率检测，在0℃下对来自于步骤2)的动力电池包进行倍率测试；

4)内阻检测，在-20℃下对来自于步骤3)的动力电池包进行内阻测试；

5)电压检测，在65℃下对来自步骤4)的待测动力电池包进行为期一个月的存储，测试电压降；

6)拆解，将来自于步骤1)至步骤5)的待测动力电池包拆解成动力电池模块，拆解后的废料进入回收利用阶段，废料包括BMS，拆解后的动力电池模块进入步骤7)；

7)外观检查，拆解后的动力电池模块若出现破损、漏液、漏气，动力电池模块有明显的凸起或凹痕，则直接进入回收利用阶段；拆解后的动力电池模块若外观完好，则进入步骤8)；

8)容量检测，将来自于步骤7)的拆解后的动力电池模块进行室温容量测试；

9)倍率检测，在室温下对来自于步骤8)的拆解后的动力电池模块进行倍率测试；

10)内阻检测，在常温下对来自于步骤9)的拆解后的动力电池模块进行内阻测试；

11)电压检测，在65℃下对来自步骤10)的拆解后的动力电池模块进行为期一个月的存储，测试电压降；

12)梯次利用，将来自于步骤5)的待选动力电池包直接进行梯次利用，或将来自于步骤11)的拆解后的动力电池模块与电池管理系统及散热系统组合成新的动力电池包再进行梯次利用。

进一步地，步骤1)中，待选动力电池包在标牌或二维码存在、外观完好、尺寸和重量无较大误差、BMS完好且能正常工作的情况下，进入步骤2)；待选动力电池包在外观有划痕及外壳破损但动力电池模块完好的情况下，进入步骤6)；待选动力电池包外观破坏严重，有明显动力电池单体破坏，则直接进入回收利用。

进一步地，步骤2)中，室温容量测试的测试结果若不小于待选动力电池包中标牌或二维码中标识的额定容量的80％，则进入步骤3)；室温容量测试的测试结果若小于待选动力电池包中标牌或二维码中标识的额定容量的80％，则进入步骤6)。

进一步地，步骤3)中，倍率检测的测试结果中的最大允许脉冲放电电流值若不小于初始待测动力电池包测试值的75％，则进入步骤4)；倍率检测的测试结果中的最大允许脉冲放电电流值若小于初始待测动力电池包测试值的80％，则进入步骤6)。

进一步地，步骤4)中，内阻检测的测试结果若不大于初始待测动力电池包在此条件下测试的内阻值的120％，则进入步骤5)；内阻检测的测试结果若大于初始待测动力电池包在此条件下测试的内阻值的120％，则进入步骤6)。

进一步地，步骤5)中，电压降为高温存储前后的电压差；电压降若不大于待测动力电池包在高温存储前的90％，则进入步骤12)；电压降若大于待测动力电池包在高温存储前的90％，则进入步骤6)。

进一步地，步骤8)中，室温容量测试是先按照1C恒流放电至放电终止电压，静置30min；再以1C恒流充电电压充电至充电截止电压，然后恒压充电直至电流降为0.05C，静置30min；最后1C恒流放电至放电终止电压，记录放电容量；容量测试的测试结果若不小于拆解后的动力电池模块的额定容量的80％，则进入步骤9)；容量测试的测试结果若小于拆解后的动力电池模块的额定容量的80％，则进入回收利用阶段。

进一步地，步骤9)中，倍率测试是先按照1C恒流放电至放电终止电压，静置30min；再以1C恒流充电电压充电至充电截止电压，静置30min；然后以2C恒流放电至放电终止电压，静置30min；再以2C恒流充电电压充电至充电截止电压，静置30min；以此类推，直至拆解后的动力电池模块的温度达到65℃，则停止测试，记录未达到65℃的完整充放电循环的倍率值以及放电容量；倍率测试的测试结果中的倍率值达到待测动力电池包标牌或二维码中标识的倍率值，且在该倍率下的放电容量不低于额定容量的80％，则进入步骤10)；倍率测试的测试结果中倍率值达不到待测动力电池包标牌或二维码中标识的倍率值，则进入回收利用阶段；倍率测试的测试结果中倍率值达到待测动力电池包标牌或二维码中标识的倍率值，但在该倍率下的放电容量低于额定容量的80％，则进入回收利用阶段。

进一步地，步骤10)中，内阻检测的测试结果若不大于初始动力电池模块规定的内阻范围最大值的120％，则进入步骤11)；内阻检测的测试结果若大于初始动力电池模块规定的内阻范围最大值的120％，则进入回收利用阶段。

进一步地，步骤11)中，电压降为高温存储前后的电压差，电压降若不大于拆解后的动力电池模块在高温存储前的90％，则进入步骤12)；电压降若大于拆解后的动力电池模块在高温存储前的90％，则进入回收利用阶段。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明基于容量、内阻、功率、电压为四大体现电芯性能的因素，从该四个因素对电芯性能敏感度从大到小开始筛选，极大提高了筛选的一致性；

(2)本发明主要是采用国家标准进行测试，不管是汽车厂为主导的梯次利用企业还是电池系统厂或者电芯厂为主导的梯次利用企业或者第三方梯次利用企业，都能够很方便的获取能够进行梯次利用筛选的设备，筛分方法兼容性强；

(3)本发明充分考虑到梯次利用场所的不同，采用的动力电池包的大小、形状、电量要求等不同，筛选出性能良好的退役动力电池包直接进行低级别的梯次利用，对性能不佳的退役动力电池包经过拆解筛选出性能良好的动力电池模块根据应用市场不同，可重新设计组装进行梯次利用，因此本方法通用性强，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本发明的流程示意图。

[具体实施方式]

下面结合具体实施例对本发明作以下进一步说明：

本发明提供了一种退役动力电池包梯次利用的筛选方法，该退役动力电池包的处理包含以下步骤：预检，室温容量检测，倍率检测，内阻检测，电压检测；将不满足梯次利用的退役动力电池包拆解成动力电池模块，然后进行以下处理：外观检查，容量检测，倍率检测，内阻检测，电压检测；将筛选后的退役动力电池包和动力电池模块进行梯次利用；本发明基于容量、内阻、功率、电压为四大体现电芯性能的因素，从该四个因素对电芯性能敏感度从大到小开始筛选，极大提高了筛选的一致性；主要是采用国家标准进行测试，提高了筛分方法的兼容性；分别对电池包和电池模块进行筛分，增加了梯次利用的领域，通用性强。

一、退役动力电池包的处理方法包括步骤一到步骤六：

步骤一：预检，检查待选动力电池包标牌或二维码是否存在，外观是否完好，尺寸和重量是否有明显变化，电池包是否有破损、电池管理系统(BMS)是否能够正常工作；待选动力电池包的尺寸应满足推荐性国家标准《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》的规定；待选动力电池包的标牌或二维码中的代码结构应满足推荐性国家标准《汽车用动力电池编码》的规定；待选动力电池包在标牌或二维码存在、外观完好、尺寸和重量无较大误差、BMS完好且能正常工作等情况下，进入步骤二；待选动力电池包在外观有划痕及外壳破损但动力电池模块完好的情况下，进入步骤六；待选动力电池包外观破坏严重，有明显动力电池单体破坏，则直接进入回收利用。

步骤二：室温容量检测，将来自于步骤一的待选动力电池包进行室温容量测试；室温容量测试是按照推荐性国家标准《GB/T 31467.1电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》或《GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》中7.1.2小节的规定进行；推荐性国家标准的选择是按照待选动力电池包中标牌或二维码中标识的标准选择；测试结果若不小于待选动力电池包中标牌或二维码中标识的额定容量的80％，则进入步骤三；测试结果若小于待选动力电池包中标牌或二维码中标识的额定容量的80％，则进入步骤六。

步骤三：倍率检测，在0℃下对来自于步骤二的动力电池包进行倍率测试；0℃倍率测试是按照推荐性国家标准《GB/T 31467.1电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》或《GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》中7.2.4小节的规定进行；推荐性国家标准的选择是按照待选动力电池包中标牌或二维码中标识的标准选择；测试结果中的最大允许脉冲放电电流值若不小于初始待测动力电池包测试值的80％，则进入步骤四；测试结果中的最大允许脉冲放电电流值若小于初始待测动力电池包测试值的80％，则进入步骤六。

步骤四：内阻检测，在-20℃下对来自于步骤三的动力电池包进行内阻测试；-20℃内阻测试是按照推荐性国家标准《GB/T 31467.1电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》或《GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》中7.2.4小节的规定进行；推荐性国家标准的选择是按照待选动力电池包中标牌或二维码中标识的标准选择；测试结果若不大于初始待测动力电池包在此条件下测试的内阻值的120％，则进入步骤五；测试结果若大于初始待测动力电池包在此条件下测试的内阻值的120％，则进入步骤六。

步骤五：电压检测，在65℃下对来自步骤四的待测动力电池包进行为期一个月的存储，测试电压降；在65℃下存储一个月的测试步骤是按照推荐性国家标准《GB/T 31467.1电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》或《GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》中7.4小节的规定进行；推荐性国家标准的选择是按照待选动力电池包中标牌或二维码中标识的标准选择；电压降为高温存储前后的电压差；电压降若不大于待测动力电池包在高温存储前的90％，则进入步骤十二；电压降若大于待测动力电池包在高温存储前的90％，则进入步骤六。

步骤六：拆解，将来自于步骤一至步骤五的待测动力电池包将拆解成动力电池模块，拆解后的废料(包括BMS)进入回收利用阶段，拆解后的动力电池模块进入步骤七。

二、拆解后的动力电池模块的处理方法包括步骤七到步骤十一：

步骤七：外观检查，所述的拆解后的动力电池模块若出现破损、漏液、漏气，动力电池模块有明显的凸起或凹痕，则直接进入回收利用阶段；拆解后的动力电池模块外观完好，则进入步骤八。

步骤八：容量检测，将来自于步骤七的拆解后的动力电池模块进行室温容量测试；室温容量测试是先按照1C恒流放电至放电终止电压，静置30min；然后再以1C恒流充电电压充电至充电截止电压，然后恒压充电直至电流降为0.05C，静置30min；最后1C恒流放电至放电终止电压，记录放电容量；测试结果若不小于拆解后的动力电池模块的额定容量的80％，则进入步骤九；测试结果若小于拆解后的动力电池模块的额定容量的80％，则进入回收利用阶段。

步骤九：倍率检测，在室温下对来自于步骤八的拆解后的动力电池模块进行倍率测试。倍率测试是先按照1C恒流放电至放电终止电压，静置30min；然后以1C恒流充电电压充电至充电截止电压，静置30min；然后再以2C恒流放电至放电终止电压，静置30min；然后再以2C恒流充电电压充电至充电截止电压，静置30min；以此类推，直至拆解后的动力电池模块的温度达到65℃，则停止测试，记录未达到65℃的完整充放电循环的倍率值以及放电容量；测试结果中的倍率值达到待测动力电池包标牌或二维码中标识的倍率值，且在该倍率下的放电容量不低于额定容量的80％，则进入步骤十；测试结果中倍率值达不到待测动力电池包标牌或二维码中标识的倍率值，则进入回收利用阶段；测试结果中倍率值达到待测动力电池包标牌或二维码中标识的倍率值，但在该倍率下的放电容量低于额定容量的80％，则进入回收利用阶段。

步骤十：内阻检测，在常温下对来自于步骤九的拆解后的动力电池模块进行内阻测试；内阻测试是按照推荐性国家标准《GB/T 31467.1电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》或《GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》中7.2.4小节的规定进行；推荐性国家标准的选择是按照待选动力电池包中标牌或二维码中标识的标准选择；测试结果若不大于初始动力电池模块规定的内阻范围最大值的120％，则进入步骤十一；测试结果若大于初始动力电池模块规定的内阻范围最大值的120％，则进入回收利用阶段。

步骤十一：电压检测，在65℃下对来自步骤十的拆解后的动力电池模块进行为期一个月的存储，测试电压降；在65℃下存储一个月的测试步骤是按照步骤五操作进行；电压降若不大于拆解后的动力电池模块在高温存储前的90％，则进入步骤十二；电压降若大于拆解后的动力电池模块在高温存储前的90％，则进入回收利用阶段。

三、退役动力电池包和拆解后的动力电池模块的梯次利用：

步骤十二：梯次利用，将来自于步骤五的待选动力电池包直接进行梯次利用，或将来自于步骤十一的拆解后的动力电池模块与电池管理系统及散热系统等组合成新的动力电池包再进行梯次利用。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种退役动力电池包梯次利用的筛选方法，其特征在于：包括如下步骤，

1)预检，检查待选动力电池包标牌或二维码是否存在，外观是否完好，尺寸和重量是否有明显变化，电池包是否有破损，电池管理系统BMS是否能够正常工作；

2)室温容量检测，将来自于步骤1)的待选动力电池包进行室温容量测试；

3)倍率检测，在0℃下对来自于步骤2)的动力电池包进行倍率测试；

4)内阻检测，在-20℃下对来自于步骤3)的动力电池包进行内阻测试；

5)电压检测，在65℃下对来自步骤4)的待测动力电池包进行为期一个月的存储，测试电压降；

6)拆解，将来自于步骤1)至步骤5)的待测动力电池包拆解成动力电池模块，拆解后的废料进入回收利用阶段，废料包括BMS，拆解后的动力电池模块进入步骤7)；

7)外观检查，拆解后的动力电池模块若出现破损、漏液、漏气，动力电池模块有明显的凸起或凹痕，则直接进入回收利用阶段；拆解后的动力电池模块若外观完好，则进入步骤8)；

8)容量检测，将来自于步骤7)的拆解后的动力电池模块进行室温容量测试；

9)倍率检测，在室温下对来自于步骤8)的拆解后的动力电池模块进行倍率测试；

10)内阻检测，在常温下对来自于步骤9)的拆解后的动力电池模块进行内阻测试；

11)电压检测，在65℃下对来自步骤10)的拆解后的动力电池模块进行为期一个月的存储，测试电压降；

12)梯次利用，将来自于步骤5)的待选动力电池包直接进行梯次利用，或将来自于步骤11)的拆解后的动力电池模块与电池管理系统及散热系统组合成新的动力电池包再进行梯次利用。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，待选动力电池包在标牌或二维码存在、外观完好、尺寸和重量无较大误差、BMS完好且能正常工作的情况下，进入步骤2)；待选动力电池包在外观有划痕及外壳破损但动力电池模块完好的情况下，进入步骤6)；待选动力电池包外观破坏严重，有明显动力电池单体破坏，则直接进入回收利用。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，室温容量测试的测试结果若不小于待选动力电池包中标牌或二维码中标识的额定容量的80％，则进入步骤3)；室温容量测试的测试结果若小于待选动力电池包中标牌或二维码中标识的额定容量的80％，则进入步骤6)。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，倍率检测的测试结果中的最大允许脉冲放电电流值若不小于初始待测动力电池包测试值的75％，则进入步骤4)；倍率检测的测试结果中的最大允许脉冲放电电流值若小于初始待测动力电池包测试值的80％，则进入步骤6)。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4)中，内阻检测的测试结果若不大于初始待测动力电池包在此条件下测试的内阻值的120％，则进入步骤5)；内阻检测的测试结果若大于初始待测动力电池包在此条件下测试的内阻值的120％，则进入步骤6)。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5)中，电压降为高温存储前后的电压差；电压降若不大于待测动力电池包在高温存储前的90％，则进入步骤12)；电压降若大于待测动力电池包在高温存储前的90％，则进入步骤6)。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤8)中，室温容量测试是先按照1C恒流放电至放电终止电压，静置30min；再以1C恒流充电电压充电至充电截止电压，然后恒压充电直至电流降为0.05C，静置30min；最后1C恒流放电至放电终止电压，记录放电容量；容量测试的测试结果若不小于拆解后的动力电池模块的额定容量的80％，则进入步骤9)；容量测试的测试结果若小于拆解后的动力电池模块的额定容量的80％，则进入回收利用阶段。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤9)中，倍率测试是先按照1C恒流放电至放电终止电压，静置30min；再以1C恒流充电电压充电至充电截止电压，静置30min；然后以2C恒流放电至放电终止电压，静置30min；再以2C恒流充电电压充电至充电截止电压，静置30min；以此类推，直至拆解后的动力电池模块的温度达到65℃，则停止测试，记录未达到65℃的完整充放电循环的倍率值以及放电容量；倍率测试的测试结果中的倍率值达到待测动力电池包标牌或二维码中标识的倍率值，且在该倍率下的放电容量不低于额定容量的80％，则进入步骤10)；倍率测试的测试结果中倍率值达不到待测动力电池包标牌或二维码中标识的倍率值，则进入回收利用阶段；倍率测试的测试结果中倍率值达到待测动力电池包标牌或二维码中标识的倍率值，但在该倍率下的放电容量低于额定容量的80％，则进入回收利用阶段。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤10)中，内阻检测的测试结果若不大于初始动力电池模块规定的内阻范围最大值的120％，则进入步骤11)；内阻检测的测试结果若大于初始动力电池模块规定的内阻范围最大值的120％，则进入回收利用阶段。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤11)中，电压降为高温存储前后的电压差，电压降若不大于拆解后的动力电池模块在高温存储前的90％，则进入步骤12)；电压降若大于拆解后的动力电池模块在高温存储前的90％，则进入回收利用阶段。