CN108923080B - 一种锂离子电池配组方法 - Google Patents
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Abstract
一种锂离子电池配组方法，包括如下步骤：容量分档；电池老化及电压内阻测试：将电池分两次老化，测试每次老化后电池的电压内阻；初次分组：将初次分组后的电池根据各电池的电压下降速度K值、第二次测试电压V2和第二次测试内阻R2分别按照一定标准进行初次分组；终极配组：对初次分组后的同一组的电池按照设定规则进行排序，按次序依次选取排序后的电池进行终极配组。本发明通过两次老化、两次分组将K值参与到配组，终极配组后组内电池的性能指标趋近相同，电池电压差值随时间而增大的程度得到进一步降低，从而提高配组后电池一致性，延长电池组的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池的配组方法，属锂离子电池技术领域。
背景技术
随着经济的发展和社会的进步，电池行业得到快速的发展，锂离子电池由于比能量高、无记忆效应、循环寿命长等特点而大规模应用于移动设备中。随着移动设备种类的增多，对电源的电压范围和容量的要求越来越高，锂离子电池需要通过串联以增大电压、并联增大容量来满足移动设备的需求。锂离子电池在串并联的过程中各单体电池间的一致性十分重要，若某支电池一致性不好将使电池组内各单体的性能不能得到充分利用，这将严重影响电池组的整体性能。锂离子电池在生产过程中通过配组工序来筛选性能一致的电池，因此配组工序至关重要。
常规的配组方法是将容量、电压、内阻在一定范围内的电池分为一组。由于电池普遍存在自放电现象，电压会随着时间的推移而不断下降，同时各电池的自放电程度或大或小而不同，这样原本配组后电压一致的电池在随着搁置时间和使用时间的增加，电压差值不断增大，电池一致性变差，极大地影响了电池组的使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术问题，提供了一种锂离子电池配组方法，本发明配组方法提高了配组的精度，降低了配组电池电压差值随时间而增大的程度，提高了电池一致性，能有效延长锂离子电池组的使用寿命。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种锂离子电池配组方法，包括如下步骤：
a、容量分档：利用分容柜，将锂离子电池按照设定的倍率进行多次充放电、测试电池容量，最后一次充电结束后，按照设定的容量范围进行电池分档；
b、电池老化及电压内阻测试：将电池在设定温度下进行放置老化，老化进行两次，每次老化完成后在常温20-25℃下放置2-8h；
利用电压内阻测试仪测试每次老化后电池的电压内阻，分别记录各电池每次对应的电压V1、V2，内阻R1、R2和测试时间节点T1、T2；
c、电池初次分组：将步骤a分档后的电池根据各电池的电压下降速度K值、第二次测试的电压V2和第二次测试的内阻R2分别按照设定标准进行初次分组，所述K值＝(V1-V2)/(T2-T1)；
d、对初次分组后的同一组的电池进行排序，排序后的电池再进入终极配组，将单体电池组配成所需锂电池组。
上述锂离子电池配组方法，所述步骤a中充放电倍率为0.2-1C，最后一次充电为恒流恒压充电。
上述锂离子电池配组方法，所述步骤a中电池按容量范围分档的容差为0-0.01C。
上述锂离子电池配组方法，所述步骤b电池老化及电压内阻测试中，第一次老化温度为35-45℃，老化时间为24-48h；第二次老化温度为35-45℃，老化时间为3-9d。
上述锂离子电池配组方法，所述步骤b中采用的电压内阻测试仪的电压精度高于0.1mV，内阻精度高于0.1mΩ。
上述锂离子电池配组方法，所述步骤b中测试时间T1、T2精确到秒。
上述锂离子电池配组方法，在所述步骤c中电池初次分组中，进行初次分组的原则为：K值的最大值与最小值的差值范围为0-0.02mV/h；V2的最大值与最小值的电压差值范围为0-0.01V；内阻R2的最大值与最小值的阻值差值范围为0-5mΩ。
上述锂离子电池配组方法，所述步骤d中初次分组后的同一组的电池进行排序时，按照如下规则进行：
电压V2从大到小排序；
电压V2相同的，按照K值从小到大的次序排序；
电压V2和K值均相同的，按照内阻R2从小到大的次序进行排序；
将排序后的电池按需求依次选取进行终极配组。
本发明通过在分容工序中，在最后一步恒流恒压充电来提高老化前初始电压的一致性，从而提高配组成功率；通过分容后第一次老化消除充放电后的电池极化，相比分容后直接进行第一次电压内阻测试获得的K值数据更为准确；使用电压下降速度K值对自放电程度进行量化，与直接使用电压降幅相比去处了老化时间这一变量对自放电筛选的影响；使用高精度电压内阻测试仪测试电压获得的数据更精确，相比使用分容柜或万用表等设备使电压和K值精度提高10倍以上；将记录测试时间T1和T2精确到秒，使计算得到的K值更精确。同时，在常规配组方法的基础上，将K值也参与到分组中，将K值相近的电池分配到同一组，从而使相同组内的电池电压差值随着时间而增大的程度得到降低；对初次分组后同一组内的电池按照一定次序进行排序，按次序选取进行终极配组，使配组电池最优化，终极配组后组内电池的性能指标在使用中始终趋于相同，电池电压差值随时间而增大的程度得到进一步降低，这样得到的锂电池，在使用中无论是串联、还是并联，各电池组内的电压变化、内阻能耗将趋于一致，电池的一致性更好，不会在电池内部产生环流或其它不必要的电耗，使电池性能得以充分发挥，电池组的使用寿命更长。
本配组方法能够使长时间搁置或使用后的配组电池电压一致性得到改善，从而提高配组电池一致性，有效地延长电池组的使用寿命。本发明方法通过一次分容、两次老化、两次分组和电压内阻测试提高配组精度，操作简单，实用性强，数据精确，效果明显。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明配组方法进行进一步说明：
容量分档：以电池型号为805085-3600mAh的电池为例，将其上分容柜按照以下流程测试容量：
1、1800mA恒流放电，下限电压3.0V；
2、搁置10min；
3、1800mA恒流恒压充电，上限电压4.2V，截止电流36mA；
4、搁置10min；
5、1800mA恒流放电，下限电压3.0V；
6、搁置10min；
7、1800mA恒流恒压充电，上限电压3.9V，截止电流36mA；
8、停止。
容量测试流程结束后，按照上述流程5放电容量对锂电池进行分档，按照下表1的标准对锂电池分档下柜，各档位电池分开放置不能混合。
表1锂电池分档标准
| 档位 | 容量范围(mAh) |
| 1 | 3601-3620 |
| 2 | 3621-3640 |
| 3 | 3641-3660 |
| … | … |
分容后将锂电池分两次进行老化及电压内阻测试：将容量分档后的电池放入高温老化箱中进行第一次老化，老化温度为40-45℃，老化时间为24-36h；第一次老化结束后，将锂电池进行喷码编号，常温20-25℃放置2-8h后进行电压内阻的测试，记录各电池的编号和对应的电压V1、内阻R1和测试时间T1；然后将经过第一次老化以后的锂电池放入高温老化箱中进行第二次老化，老化温度为40-45℃，老化时间为8±1d；第二次老化结束并常温20-25℃放置2-8h后将锂电池进行电压内阻测试，记录各电池的编号和对应的电压V2、内阻R2及测试时间T2。
根据以上所得数据计算各电池的K值，计算公式为K＝(V1-V2)/(T2-T1)，同一容量档位的电池按照V2的最大值与最小值之间的电压差值为0.005V、R2的最大值与最小值之间的内阻差值为5mΩ、K值最大值与最小值的差值为0.01mV/h的标准进行初次分组。
对初次分组后的电池，按照如下规则对初次分组后的电池进行排序：
电压V2从大到小排序；
电压V2相同的，按照K值从小到大次序排序；
电压V2和K值均相同的，按照内阻R2从小到大的次序进行排序。
排序之后，按顺序依次选取电池进行终极配组。
表2锂电池配组和电压跟踪变化表
为对比配组效果，分别用3种配组方法进行配组，放置一段时间后测试电池的电压和内阻，数据如表2所示。其中组号1、2、3的电池都是容量范围为3681-3700mAh，电压范围为3.88-3.885V，内阻范围为21-25mΩ的电池。组号1的电池为使用常规的电压、内阻配组后的电池；组号2的电池为使用电压、内阻、K值进行配组后随机选出的电池；组号3的电池为使用电压、内阻、K值进行初次分组后电池按照一定规则排序后依次选出再进行终极配组的电池。经过23天的放置后，组号1的电池之间电压差值为0.0131V，组号2的电池之间电压差值为0.0045V，组号3的电池之间电压差值为0.0025V。可见，本发明能够使配组后的电池电压一致性得到明显改善，使电池组内各电池性能得到充分发挥从而提高电池组整体性能。电池组长时间搁置或使用后一致性更好，从而延长电池组的使用寿命。
Claims (6)
1.一种锂离子电池配组方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、容量分档：利用分容柜，将锂离子电池按照设定的倍率进行多次充放电，测试电池容量，最后一次充电结束后，按照设定的容量范围进行电池分档；充放电倍率为0.2-1C，最后一次充电为恒流恒压充电；
b、电池老化及电压内阻测试：将电池在设定温度下进行放置老化，老化进行两次，每次老化完成后在常温20-25℃下放置2-8h；
c、电池初次分组：将步骤a分档后的电池根据各电池的电压下降速度K值、第二次测试的电压V2和第二次测试的内阻R2分别按照设定标准进行初次分组，所述K值＝(V1-V2)/(T2-T1)；
d、对初次分组后的同一组的电池进行排序，排序后的电池再进入终极配组，将单体电池组配成所需锂电池组；
初次分组后的同一组的电池进行排序时，按照如下规则进行：
电压V2从大到小排序；
电压V2相同的，按照K值从小到大的次序排序；
电压V2和K值均相同的，按照内阻R2从小到大的次序进行排序；
将排序后的电池按需求依次选取进行终极配组。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池配组方法，其特征在于：所述步骤a中电池按容量范围分档的容差为0-0.01C。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池配组方法，其特征在于：所述步骤b电池老化及电压内阻测试中，第一次老化温度为35-45℃，老化时间为24-48h；第二次老化温度为35-45℃，老化时间为3-9d。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池配组方法，其特征在于：所述步骤b中采用的电压内阻测试仪的电压精度高于0.1mV，内阻精度高于0.1mΩ。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池配组方法，其特征在于：所述步骤b中测试时间节点T1、T2精确到秒。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池配组方法，其特征在于：在所述步骤c中电池初次分组中，进行初次分组的原则为：K值得最大值与最小值的差值范围为0-0.02mV/h；V2的最大值与最小值的电压差值范围为0-0.01V；内阻R2的最大值与最小值的阻值差值范围为0-5mΩ。
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