CN108445414A - 一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法 - Google Patents

一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法，包括：在室温下，将待测三元锂离子电池进行满充满放操作并循环n周，记录待测三元锂离子电池进行满充满放操作并循环n周的过程中第1周和第n周的放电容量C0和C1；在温度T下，将待测三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周，直到C3＝0.8×C2×C0÷C1，其中，C2和C3为温度T下待测试的三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周的过程中第1周和第m周的放电容量；输出待测三元锂离子电池在室温下满充满放下衰减到放电容量保持率为80％的循环寿命为n+m周。

Description

一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特性开始在动力电池和储能领域领域进行广泛应用。锂离子电池的循环寿命是评估电池使用寿命的一个重要指标，动力电池一般要求电池在1C的电流下进行充放循环至容量衰减至初始容量的80％时的循环次数达到2000周以上，而此种测试测试法往往需要持续测试250天以上，耗时长、能耗大、成本高、新产品开发周期长等是该方法最大的弊端。
因此，不少研究者们对于快速预测锂离子电池的循环寿命展开了大量研究。如公开号为CN107728072A的专利报道了利用记录正常满充满放的循环测试过程中电压从3.95V增加到4.15V区间内的容量变化ΔC，然后对循环容量变化ΔC与循环次数的测试数据进行拟合计算，从而进行寿命预测；公开号为CN107356877A的专利报道了通过对循环后的空电态电池拆解，利用XRD内标法测试石墨负极材料的石墨化度，根据循环次数、容量保持率和石墨化度三种测试数据进行拟合预测；公开号为CN103344917A的专利报道了根据电池样本的极化电压特性，确定循环快速测试的核电状态区间，建立0～100％核电区间的循环寿命公式，从而估算电池的循环寿命。这些报道都是利用电芯循环过程某一特性对电池后期的循环寿命进行预测，虽然对前期循环数据进行拟合能很好的匹配，但却没考虑电芯后期循环过程中发生的变化，因此存在明显的局限性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法；
本发明提出的一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法，包括：
S1、在室温下，将待测三元锂离子电池进行满充满放操作并循环n周，记录待测三元锂离子电池进行满充满放操作并循环n周的过程中第1周和第n周的放电容量C0和C1；
S2、在温度T下，将待测三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周，直到C3＝0.8×C2×C0÷C1，其中，C2和C3为温度T下待测试的三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周的过程中第1周和第m周的放电容量；
S3、输出待测三元锂离子电池在室温下满充满放下衰减到放电容量保持率为80％的循环寿命为n+m周。
优选地，步骤S1中，所述将待测三元锂离子电池进行满充满放操作，具体包括：
将待测三元锂离子电池以恒流1C充电至4.2V，转恒压充电至0.05C，再将待测三元锂离子电池以恒流1C放电至3.0V。
优选地，步骤S1中，n为50～100。
优选地，步骤S2中，T为40℃～60℃。
优选地，步骤S2中，V1＝3.85V，V2＝4.05V。
本发明通过提高电芯循环测试温度，降低电芯充放电循环电压区间，能很好的模拟电芯在室温状态下的1C满充满放循环的容量衰减程度，避免了利用电芯少数循环周期进行循环数据拟合来预测电芯后期容量衰减的局限性，同时在缩减测试时间的同时提高了循环寿命数据的可信度。本发明操作简便，由于降低充放电循环电压区间，大大降低了电芯在室温状态下的1C满充满放循环所用的时间，对于常规三元电芯的循环测试时间能缩减4～5倍时间，大大降低电芯产品开发的寿命测试周期与测试能耗消耗，提高测试设备利用率。
附图说明
图1为本发明提出的一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法的流程示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法，包括：
步骤S1，在室温下，将待测三元锂离子电池进行满充满放操作并循环n周，记录待测三元锂离子电池进行满充满放操作并循环n周的过程中第1周和第n周的放电容量C0和C1，所述将待测三元锂离子电池进行满充满放操作，具体包括：将待测三元锂离子电池以恒流1C充电至4.2V，转恒压充电至0.05C，再将待测三元锂离子电池以恒流1C放电至3.0V，其中，n为50～100。
具体方案中，在室温下，将待测三元锂离子电池以恒流1C充电至4.2V，转恒压充电至0.05C后，再将待测三元锂离子电池以恒流1C放电至3.0V，完成1周待测三元锂离子电池满充满放操作，重复对待测三元锂离子电池进行满充满放操作n周，并记录将待测三元锂离子电池进行满充满放操作并循环n周的过程中第1周和第n周的放电容量C0和C1。
步骤S2，在温度T下，将待测三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周，直到C3＝0.8×C2×C0÷C1，其中，C2和C3为温度T下待测试的三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周的过程中第1周和第m周的放电容量，其中，T为40℃～60℃，V1＝3.85V，V2＝4.05V。
具体方案中，在40℃～60℃温度下，将待测三元锂离子电池以恒流1C充电至V1，再将待测三元锂离子电池以恒流1C放电至V2，完成1周待测三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作，对待测三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周直到C3＝0.8×C2×C0÷C1，其中，C2和C3为温度T下待测试的三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周的过程中第1周和第m周的放电容量。
步骤S3，输出待测三元锂离子电池在室温下满充满放下衰减到放电容量保持率为80％的循环寿命为n+m周。
具体方案中，输出n+m，所述n+m即为待测三元锂离子电池在室温下满充满放下衰减到放电容量保持率为80％的循环寿命，n+m的单位为周。
实施例：
在室温状态下，将待测的30Ah三元锂离子电池满充满放操作，并循环100次，记录该循环过程中第1周和第100周待测的30Ah三元锂离子电池的放电容量为30.8Ah和30.6Ah；
在45℃状态下，将待测的30Ah三元锂离子电池在电压区间3.85V～4.05V下进行1C恒流充放操作，记录该过程中循环第1周待测的30Ah三元锂离子电池的放电容量为7.2Ah，继续对待测的30Ah三元锂离子电池在电压区间3.85V～4.05V下进行1C恒流充放操作，直到第2452周时，待测的30Ah三元锂离子电池的放电容量为5.79Ah。
输出三元锂离子电池在室温状态下满充满放下衰减到容量保持率为80％的循环寿命为2552周。
对比例：
在室温状态下，将待测试的30Ah三元锂离子电池进行满充满放循环。实测衰减到容量保持率为80％的循环寿命为2445周。可见实施例循环寿命测试的结果相对误差为4.3％。
表1
由表1可以看出经本发明实施的三元锂离子电池寿命的快速测试方法的与实际循环测试的结果匹配性较好。
本实施方式通过提高电芯循环测试温度，降低电芯充放电循环电压区间，能很好的模拟电芯在室温状态下的1C满充满放循环的容量衰减程度，避免了利用电芯少数循环周期进行循环数据拟合来预测电芯后期容量衰减的局限性，同时在缩减测试时间的同时提高了循环寿命数据的可信度。本发明操作简便，由于降低充放电循环电压区间，大大降低了电芯在室温状态下的1C满充满放循环所用的时间，对于常规三元电芯的循环测试时间能缩减4～5倍时间，大大降低电芯产品开发的寿命测试周期与测试能耗消耗，提高测试设备利用率。
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)

1.一种三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法，其特征在于，包括：
S1、在室温下，将待测三元锂离子电池进行满充满放操作并循环n周，记录待测三元锂离子电池进行满充满放操作并循环n周的过程中第1周和第n周的放电容量C0和C1；
S2、在温度T下，将待测三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周，直到C3＝0.8×C2×C0÷C1，其中，C2和C3为温度T下待测试的三元锂离子电池在电压区间V1～V2下进行1C恒流充放操作并循环m周的过程中第1周和第m周的放电容量；
S3、输出待测三元锂离子电池在室温下满充满放下衰减到放电容量保持率为80％的循环寿命为n+m周。
2.根据权利要求1所述的三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法，其特征在于，步骤S1中，所述将待测三元锂离子电池进行满充满放操作，具体包括：
将待测三元锂离子电池以恒流1C充电至4.2V，转恒压充电至0.05C，再将待测三元锂离子电池以恒流1C放电至3.0V。
3.根据权利要求1所述的三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法，其特征在于，步骤S1中，n为50～100。
4.根据权利要求1所述的三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法，其特征在于，步骤S2中，T为40℃～60℃。
5.根据权利要求1所述的三元锂离子电池循环寿命的快速测试方法，其特征在于，步骤S2中，V1＝3.85V，V2＝4.05V。
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