CN108767340A - 锂离子电池梯次利用的分组方法 - Google Patents

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孟祥辉
李洪文
张益明
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    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells

Abstract

锂离子电池梯次利用的分组方法，首先将锂电池拆解成单体电池；将每一套锂电池系统的电池单独分级，先按照拆解时的电压和内阻分级，电压和内阻根据电池数量和梯次利用要求确定；然后将同一套系统的电池汇总分容，分容后根据电池容量大小进行分级；根据拆解时电池系统的铭牌，判定初始电池的容量，从而判定分容后电池的剩余比例；再将不同套系统的电池容量汇总；分容最后一步充电，将电池充至上限电压将电池充满电或其它固定电压，测试电池电压，作为第二次电压分级；将上述四次分级的数据汇总记录，根据分级数据，将电池配组，重新组装后投入使用。本发明配组方法简单实用，操作简单，使得新能源锂电池的梯次利用获得更大的经济和社会价值。

Description

锂离子电池梯次利用的分组方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池利用技术领域，具体涉及一种锂离子电池梯次利用的分组方法。
背景技术
新能源汽车产业作为我国“七大新兴产业”之一，其发展一直受到国家扶持政策的大力推动。随着新能源汽车的大力推广，截至2017年底，市场上新能源汽车的保有量已经超过160万辆，带来新的问题就是有大量的动力锂电池的退役问题， 2017年退役的动力电池多为2013年左右开始使用。根据新能源汽车的发展规模分析，预计2018-2020年的动力电池退役容量分别为2.7GWh、9.1GWh、14.3GWh，同比增速分别为182.9%、235.4%、57.1%。由此可见，解决退役动力电池回收利用的问题迫在眉睫。如果不能进行妥善的回收利用，将会在公共安全、环境污染、资源循环利用等方面产生严重问题，与国家大力发展电动汽车的初衷背道而驰。
新能源汽车淘汰下来的动力电池，其剩余的能量价值还可以被继续应用于其他领域，动力电池的梯次利用越来越被重视。梯次利用电池，可以根据电池评估的效果，可以分别应用于电动自行车、风光储能及通讯后备电源市场。梯次利用除了可以减低锂电池给环境带来的负面效应，同时使用成本低，具有广阔的市场前景。
中国铁塔公司已经于2016年提出了退役动力电池在通信行业梯次利用和试点试验，逐步替代铅酸蓄电池的解决方案。数据显示，截至2020年，可以进行梯次利用的动力电池累计为61.86GWh。按照80%的容量衰减以及60%的梯次利用筛选率，到2020年累计梯次利用动力电池约为29.69GWh，约为铁塔电池需求量的20.34%。按照0.62元/Wh的梯次利用电池价格估算，2020年动力电池梯次利用的市场规模约为77.69亿元。
同样，动力电池梯次利在其它领域的应用还处于摸索阶段，虽然前景广阔，不过实践起来并不容易。主要是因为目前还缺少退役电池的性能评估及与之相对应的市场性能需求见建立匹配关系。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种锂离子电池梯次利用的分组方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种锂离子电池梯次利用的分组方法，原料为满足不了使用要求或发生故障的锂电池，首先将锂电池拆解成单体电池；将每一套锂电池系统的电池单独分级，先按照拆解时的电压和内阻分级，电压和内阻根据电池数量和梯次利用要求确定，同时将电池重新编号；然后将同一套系统的电池汇总分容，分容后根据电池容量大小进行分级；根据拆解时电池系统的铭牌，判定初始电池的容量，从而判定分容后电池的剩余比例；再将不同套系统的电池容量汇总；分容最后一步充电，将电池充至上限电压将电池充满电或其它固定电压，确保电池的荷电态一致，电池搁置一定时间后，测试电池电压，作为第二次电压分级；将上述四次分级的数据汇总记录，根据分级数据，将电池配组，重新组装后投入使用。
上述原料锂电池为本身一致性差或因为保护板导致的锂电池系统不能满足要求后拆解的锂电池。
上述原料锂电池规格型号为软包铝塑膜锂电池、方形硬壳锂电池或圆柱硬壳锂电池。
上述原料锂电池为磷酸铁锂锂电池或镍钴锰三元锂电池或镍钴铝三元锂电池或锰酸锂锂电池或它们的混合体系。
上述分级数据输入到MES系统或者输入到EXCEL、Minitab等工具的表格的电池进行配组，未达到配组数量的电池可以暂时存放，直到满足配组数量后再配组使用。
上述电池配组时可将不同厂家，材料体系相同、规格型号相似的电池可以一起配组使用。
本发明提供了一种锂电池梯次利用的分选分组方法，可以将材料体系相同、不同时期、规格型号大致相近的电池重新分选配组，可以确保梯次利用锂电池最大化的继续发挥处使用价值，避免梯次利用的锂电池因为配组时各种电池性能的不一致，导致重新配组的锂电池系统寿命太短，而没有实际的使用价值，本发明所公开的配组方法简单实用，操作简单，使得新能源锂电池的梯次利用获得更大的经济和社会价值。
附图说明
图1为本发明分组方法中梯次利用电池容量分布图；
图2为本发明分组方法中电池搁置后电压分布图。
具体实施方式
一种锂电池梯次利用的分组方法，原料锂电池的分选条件和等级说明
备注：1、拆解电压和拆解内阻，是将系统模块拆解后测试的单只电池的电压和内阻；2、分容容量是将电池重新分容得到的容量；3、剩余容量比是将电池在重新分容时，先测试将电池放完电的容量，根据系统铭牌得到的电池初始容量，计算而得到的；4、分容后搁置电压，是电池分容后搁置一定期限后，测试电池自放电性能得到的电压。5、拆解电压和分容后搁置电压可以根据具体的测试情况选择等级数量和范围，不在范围内的电池作为报废品。
例如：其分组方法包括以下步骤：
将以上分选条件及电池编号作为扩展选定区域，首先将拆解电压在3.763~3.773的电池作为分选等级V1B；
分选等级V1B的电池，将以上其它分选条件和电池编号作为扩展选定区域，将拆解内阻在0.70~0.90mΩ的电池作为分选等级RA；
分选等级V1B、RA的电池，将以其它上分选条件和电池编号作为扩展选定区域，将剩余容量比在86~88%的电池作为分选等级CY7；
分选等级V1B、RA、CY7的电池，将以上其它分选条件的电池编号作为扩展选定区域，将分容容量在45Ah~46Ah的电池作为分选等级C4；
分选等级V1B、RA、CY7、C4的电池，将以上其它分选条件的电池编号作为扩展选定区域，将分容后搁置电压在3.640~3.645的电池作为分选等级V2C；
分选等级V1B、RA、CY7、C4、V2C作为一组电池等级，根据电池编号，挑选出相应的电池；
挑选的相同电池等级组的电池重新组装使用。
一种锂电池梯次利用的分组方法，其分选等级的范围依据，可以将分选的内容，做出数据分布图，根据分布图再确定分选条件的范围划分及能否满足配组数量，方法如下：
说明书附图1为梯次利用电池容量分布图
通过柱状图，非常清晰的判定电池容量的主要分布情况，通过容量分布设定容量等级，上图表明可以按照0.5Ah作为电池的一个分选等级。
说明书附图2为电池搁置后电压分布图
根据搁置后电压的排序情况，将电池的电压按照50mV作为一个分选等级
其它分选条件同样可以按照数据的实际情况进行分级。通过每一个分选条件在同一等级，作为锂电池梯次利用的分选条件。

Claims (6)

1.一种锂离子电池梯次利用的分组方法，其特征是原料为满足不了使用要求或发生故障的锂电池，首先将锂电池拆解成单体电池；将每一套锂电池系统的电池单独分级，先按照拆解时的电压和内阻分级，电压和内阻根据电池数量和梯次利用要求确定，同时将电池重新编号；然后将同一套系统的电池汇总分容，分容后根据电池容量大小进行分级；根据拆解时电池系统的铭牌，判定初始电池的容量，从而判定分容后电池的剩余比例；再将不同套系统的电池容量汇总；分容最后一步充电，将电池充至上限电压将电池充满电或其它固定电压，确保电池的荷电态一致，电池搁置一定时间后，测试电池电压，作为第二次电压分级；将上述四次分级的数据汇总记录，根据分级数据，将电池配组，重新组装后投入使用。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池梯次利用的分组方法，其特征是原料锂电池为本身一致性差或因为保护板导致的锂电池系统不能满足要求后拆解的锂电池。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池梯次利用的分组方法，其特征是原料锂电池规格型号为软包铝塑膜锂电池、方形硬壳锂电池或圆柱硬壳锂电池。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池梯次利用的分组方法，其特征是原料锂电池为磷酸铁锂锂电池或镍钴锰三元锂电池或镍钴铝三元锂电池或锰酸锂锂电池或它们的混合体系。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池梯次利用的分组方法，其特征是分级数据输入到MES系统或者输入到EXCEL、Minitab等工具的表格的电池进行配组，未达到配组数量的电池可以暂时存放，直到满足配组数量后再配组使用。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池梯次利用的分组方法，其特征是电池配组时可将不同厂家，材料体系相同、规格型号相似的电池可以一起配组使用。
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