CN109001632B - 一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法及系统，在恒温环境中，将补锂电池静置预设的时间后，对补锂电池进行恒流充电；对补锂电池进行恒流放电；对补锂电池多次循环进行的充电步骤和放电步骤；根据补锂电池多次循环进行的充电步骤和放电步骤，取预定循环周数进行微分处理，获取预定循环周数的微分电容曲线；根据预定循环周数的微分电容曲线，建立电位差与循环次数的曲线；获取电位差和循环次数的关系式；建立电位差与循环次数对应的微分电容的曲线；获取电位差和电容的关系式；设置衰减后的电容，根据获取的与衰减后的电容对应的电位差以及与衰减后的电容对应的电位差和循环次数的关系式，获取补锂电池的循环次数，即完成了此阶段的寿命预测。

Description

一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法及系统

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体地，涉及一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法及系统。

背景技术

锂离子电池由于其比能量高等优点，被广泛用于3C产品等领域。随着人们生活水平的提高，燃油汽车逐渐走进各家各户，随之而来的是空气污染程度加重，而人们对环境的要求却越来越高，电动汽车逐渐进入人们的视野。由于电动汽车对电池的续航能力的需求，各种长寿命、高比能量的电池逐渐被开发，锂离子电池正在向理想应用的方向发展。

循环寿命是锂离子电池性能的重要指标，但是随着科技的发展，锂离子的循环寿命越来越长，对锂离子电池性能测试过程中，循环寿命测试耗时耗力，准确预测锂离子电池循环寿命是一个亟待解决的问题。

现有技术申请(CN 104849670A)公开了一种锂离子电池寿命预测的测试方法，先记录电池的额定容量Cap，再记录电流值Ilf，最后根据电池的Ilf/Cap结果定性判断锂离子电池寿命优劣。现有技术根据锂离子电池的寿命衰减机理，通过短时间的测试获得与电池寿命相关的特性参数，实现对电池寿命的快速预测。然而，现有技术通过不同电池对比，只能定性预测电池寿命的长短，不能定量预测某一支电池的循环寿命。

因此，需要一种技术，以实现对补锂电池阶段寿命进行预测。

发明内容

本发明技术方案提供了一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法及系统，以解决如何对补锂电池阶段寿命进行预测的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法，所述方法包括：

充电步骤，包括：在恒温环境中，将补锂电池静置预设的时间后，对所述补锂电池进行恒流充电；

放电步骤，包括：对所述补锂电池进行恒流放电；

对所述补锂电池多次循环进行的所述充电步骤和所述放电步骤；

根据所述补锂电池多次循环进行所述充电步骤和所述放电步骤，取预定循环周数进行微分处理，获取所述预定循环周数的微分电容曲线；

根据所述预定循环周数的微分电容曲线，通过所述微分电容曲线中充电时微分电容的最高峰和放电时微分电容最低峰之间的电位差，建立所述电位差与循环次数的曲线；通过对所述电位差与循环次数的曲线进行拟合，获取所述电位差和循环次数的关系式；

根据所述电位差与循环次数对应的电容，建立所述电位差与循环次数对应的电容的曲线；通过对所述电位差与循环次数对应的电容的曲线进行拟合，获取所述电位差和电容的关系式；

设置衰减后的电容，根据所述电位差和电容的关系式，获取与所述衰减后的电容对应的电位差；根据获取的与所述衰减后的电容对应的电位差以及与所述衰减后的电容对应的电位差和循环次数的关系式，获取所述补锂电池的循环次数。

优选地，所述补锂电池的所述充电步骤和所述放电步骤在-20至40℃的温度环境中对所述补锂电池进行恒流充电。

优选地，在对所述补锂电池进行恒流充电之前，将所述补锂电池静置0.5至2小时。

优选地，所述对所述补锂电池进行恒流充电，充电倍率为0.5至3C。

优选地，所述对所述补锂电池进行恒流放电，放电倍率为0.5至3C。

基于本发明的另一方面，提供一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的系统，所述系统包括：

充电单元，用于在恒温环境中，将补锂电池静置预设的时间后，对所述补锂电池进行恒流充电；

放电单元，用于对所述补锂电池进行恒流放电；

微分单元，用于根据所述补锂电池多次循环进行的所述充电步骤和所述放电步骤，取预定循环周数进行微分处理，获取所述预定循环周数的微分电容曲线；

第一获取单元，用于根据所述预定循环周数的微分电容曲线，通过所述微分电容曲线中充电时微分电容的最高峰和放电时微分电容最低峰之间的电位差，建立所述电位差与循环次数的曲线；通过对所述电位差与循环次数的曲线进行拟合，获取所述电位差和循环次数的关系式；

第二获取单元，用于根据所述电位差与循环次数对应的电容，建立所述电位差与循环次数对应的电容的曲线；通过对所述电位差与循环次数对应的电容的曲线进行拟合，获取所述电位差和电容的关系式；

第三获取单元，用于设置衰减后的电容，根据所述电位差和电容的关系式，获取与所述衰减后的电容对应的电位差；根据获取的与所述衰减后的电容对应的电位差以及与所述衰减后的电容对应的电位差和循环次数的关系式，获取所述补锂电池的循环次数。

优选地，所述充电单元用于-20至40℃的温度环境中对所述补锂电池进行恒流充电。

优选地，所述充电单元还用于：在对所述补锂电池进行恒流充电之前，将所述补锂电池静置0.5至2小时。

优选地，所述充电单元对所述补锂电池进行恒流充电，充电倍率为0.5至3C。

优选地，所述放电单元对所述补锂电池进行恒流放电，放电倍率为0.5至3C。

本发明技术方案提供的一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法及系统，通过补锂电池进行充、放电循环，以及对循环的充放电数据进行微分处理，得到微分电容曲线。本发明技术方案通过利用数据驱动的方法并结合新型阳极补锂电池性能衰退机理的分析，建立了可靠性高的阶段寿命预测技术。本发明的技术方案可靠性更高，节约资源，阶段性更强，数据简单易获得，可以推广到其他体系的锂离子电池。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的充放电过程中某40次循环曲线示意图；

图3为根据本发明优选实施方式的某周的微分电容曲线示意图；

图4为根据本发明优选实施方式的△V与循环次数的关系图；

图5为根据本发明优选实施方式的放电容与△V的关系图；以及

图6为根据本发明优选实施方式的用于对补锂电池阶段寿命进行预测的系统结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法流程图。如图1所示，一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法，包括：

优选地，在步骤101：充电步骤，包括：在恒温环境中，将补锂电池静置预设的时间后，对补锂电池进行恒流充电。优选地，补锂电池的充电步骤和放电步骤在-20至40℃的温度环境中对补锂电池进行恒流充电。优选地，在对补锂电池进行恒流充电之前，将补锂电池静置0.5至2小时。优选地，对补锂电池进行恒流充电，充电倍率为0.5至3C。本申请将新型阳极补锂电池放在-20～40℃的恒温环境中，静置0.5～2小时后对其进行恒流充电，充电倍率为0.5～3C。

优选地，在步骤102：放电步骤，包括：对补锂电池进行恒流放电。优选地，对补锂电池进行恒流放电，放电倍率为0.5至3C。本申请在对补锂电池进行充电后，在对新型阳极补锂电池进行恒流放电，放电倍率为0.5～3C。

优选地，在步骤103：对补锂电池多次循环进行的充电步骤和放电步骤。本申请，循环对补锂电池进行的充电步骤和放电步骤，重复N次。

优选地，在步骤104：根据补锂电池多次循环进行充电步骤和放电步骤，取预定循环周数进行微分处理，获取预定循环周数的微分电容曲线。本申请对N次充放电循环中取M周进行微分处理，得到M周微分电容曲线。

优选地，在步骤105：根据预定循环周数的微分电容曲线，通过微分电容曲线中充电时微分电容的最高峰和放电时微分电容最低峰之间的电位差，建立电位差与循环次数的曲线；通过对电位差与循环次数的曲线进行拟合，获取电位差和循环次数的关系式。本申请取充电微分电容的最高峰与放电微分电容最低峰的电位差△V，做△V与循环次数的曲线，并对曲线进行拟合，得到△V与循环次数的关系式1。

优选地，在步骤106：根据电位差与循环次数对应的电容，建立电位差与循环次数对应的电容的曲线；通过对电位差与循环次数对应的电容的曲线进行拟合，获取电位差和电容的关系式。利用关系式1中的△V与其对应的循环次周数的容量，做△V与容量的曲线，并对曲线进行拟合，得到△V与容量的关系式2；

优选地，在步骤107：设置衰减后的电容，根据电位差和电容的关系式，获取与衰减后的电容对应的电位差；根据获取的与衰减后的电容对应的电位差以及与衰减后的电容对应的电位差和循环次数的关系式，获取补锂电池的循环次数。本申请利用上述步骤中的关系式2，容量衰减到额定容量的a％时，得到此时的△V，再利用关系式1，得到循环次数，即完成了此阶段的寿命预测。

图2为根据本发明优选实施方式的充放电过程中某40次循环曲线示意图。

图3为根据本发明优选实施方式的某周的微分电容曲线示意图。

图4为根据本发明优选实施方式的△V与循环次数的关系图。

图5为根据本发明优选实施方式的放电容与△V的关系图。

本申请解决了常规寿命预测方法准确性低、耗时长的难题，提供一种既利用了数据驱动，同时又结合了新型阳极补锂电池寿命衰减机理的阶段寿命预测方法，节约资源的同时，提高了预测的可靠性。

以下对本申请的实施方式进行举例说明：

(1)将新型阳极补锂电池放在20℃的恒温环境中，静置0.5h，对其进行恒流充电，充电倍率为1.0C；

(2)在步骤(1)的基础上，对新型阳极补锂电池进行恒流放电，放电倍率为1.0C；

(3)重复步骤(1)和(2)，重复至少100次；

(4)对第10、20、40、60、100次充放电循环进行微分处理，得到这五组循环周数微分电容曲线；

(5)取充电微分电容的最高峰与放电微分电容最低峰的电位差△V，做△V与循环次数的曲线，并对曲线进行拟合，得到△V与循环次数N的关系式1：△V＝0.228+0.0002N；

(6)利用步骤(5)中的△V与其对应的循环次周数的容量，做△V与容量的曲线，并对曲线进行拟合，得到△V与容量的关系式2：Q＝1975.2-1970△V；

(7)利用步骤(6)中的关系式，容量衰减到额定容量的95％时，得到此时的△V为0.28V，再利用步骤(5)中的关系式，得到循环次数N为2600，即完成了此阶段的寿命预测。

(8)结果验证，容量衰减到额定容量的95％时，实际循环次数为2586，误差为0.5％，阶段性预测可靠性较高。

图6为根据本发明优选实施方式的用于对补锂电池阶段寿命进行预测的系统结构图。如图6所示，一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的系统，系统包括：

充电单元601，用于在恒温环境中，将补锂电池静置预设的时间后，对补锂电池进行恒流充电。优选地，充电单元601用于-20至40℃的温度环境中对补锂电池进行恒流充电。优选地，充电单元601还用于：在对补锂电池进行恒流充电之前，将补锂电池静置0.5至2小时。优选地，充电单元601对补锂电池进行恒流充电，充电倍率为0.5至3C。

放电单元602，用于对补锂电池进行恒流放电。优选地，放电单元对补锂电池进行恒流放电，放电倍率为0.5至3C。

微分单元603，用于根据补锂电池多次循环进行充电步骤和放电步骤，取预定循环周数进行微分处理，获取预定循环周数的微分电容曲线。

第一获取单元604，用于根据预定循环周数的微分电容曲线，通过微分电容曲线中充电时微分电容的最高峰和放电时微分电容最低峰之间的电位差，建立电位差与循环次数的曲线；通过对电位差与循环次数的曲线进行拟合，获取电位差和循环次数的关系式。

第二获取单元605，用于根据电位差与循环次数对应的电容，建立电位差与循环次数对应的电容的曲线；通过对电位差与循环次数对应的电容的曲线进行拟合，获取电位差和电容的关系式。

第三获取单元606，用于设置衰减后的电容，根据电位差和电容的关系式，获取与衰减后的电容对应的电位差；根据获取的与衰减后的电容对应的电位差以及与衰减后的电容对应的电位差和循环次数的关系式，获取补锂电池的循环次数。

本发明实施方式的一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的系统600与本发明另一实施方式的一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法100相对应，在此不再进行赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的方法，所述方法包括：

充电步骤，包括：在恒温环境中，将补锂电池静置预设的时间后，对所述补锂电池进行恒流充电；

放电步骤，包括：对所述补锂电池进行恒流放电；

对所述补锂电池多次循环进行所述充电步骤和所述放电步骤；

根据所述补锂电池多次循环进行的所述充电步骤和所述放电步骤，取预定循环周数进行微分处理，获取所述预定循环周数的微分容量曲线；

根据所述预定循环周数的微分容量曲线，通过所述微分容量曲线中充电时微分容量的最高峰和放电时微分容量最低峰之间的电位差，建立所述电位差与循环次数的曲线；通过对所述电位差与循环次数的曲线进行拟合，获取所述电位差和循环次数的关系式；

根据所述电位差与循环次数对应的容量，建立所述电位差与循环次数对应的容量的曲线；通过对所述电位差与循环次数对应的容量的曲线进行拟合，获取所述电位差和容量的关系式；

设置衰减后的容量，根据所述电位差和容量的关系式，获取与所述衰减后的容量对应的电位差；根据获取的与所述衰减后的容量对应的电位差以及与所述衰减后的容量对应的电位差和循环次数的关系式，获取所述补锂电池的循环次数。

2.根据权利要求1所述的方法，所述补锂电池的所述充电步骤和所述放电步骤在-20至40℃的温度环境中对所述补锂电池进行恒流充电。

3.根据权利要求1所述的方法，在对所述补锂电池进行恒流充电之前，将所述补锂电池静置0.5至2小时。

4.根据权利要求1所述的方法，所述对所述补锂电池进行恒流充电，充电倍率为0.5至3C。

5.根据权利要求1所述的方法，所述对所述补锂电池进行恒流放电，放电倍率为0.5至3C。

6.一种用于对补锂电池阶段寿命进行预测的系统，所述系统包括：

充电单元，用于在恒温环境中，将补锂电池静置预设的时间后，对所述补锂电池进行恒流充电；

放电单元，用于对所述补锂电池进行恒流放电；

微分单元，用于根据所述补锂电池多次循环进行的充电步骤和放电步骤，取预定循环周数进行微分处理，获取所述预定循环周数的微分容量曲线；

第一获取单元，用于根据所述预定循环周数的微分容量曲线，通过所述微分容量曲线中充电时微分容量的最高峰和放电时微分容量最低峰之间的电位差，建立所述电位差与循环次数的曲线；通过对所述电位差与循环次数的曲线进行拟合，获取所述电位差和循环次数的关系式；

第二获取单元，用于根据所述电位差与循环次数对应的容量，建立所述电位差与循环次数对应的容量的曲线；通过对所述电位差与循环次数对应的容量的曲线进行拟合，获取所述电位差和容量的关系式；

第三获取单元，用于设置衰减后的容量，根据所述电位差和容量的关系式，获取与所述衰减后的容量对应的电位差；根据获取的与所述衰减后的容量对应的电位差以及与所述衰减后的容量对应的电位差和循环次数的关系式，获取所述补锂电池的循环次数。

7.根据权利要求6所述的系统，所述充电单元用于-20至40℃的温度环境中对所述补锂电池进行恒流充电。

8.根据权利要求6所述的系统，所述充电单元还用于：在对所述补锂电池进行恒流充电之前，将所述补锂电池静置0.5至2小时。

9.根据权利要求6所述的系统，所述充电单元对所述补锂电池进行恒流充电，充电倍率为0.5至3C。

10.根据权利要求6所述的系统，所述放电单元对所述补锂电池进行恒流放电，放电倍率为0.5至3C。

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