CN109127473A - 基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及梯级利用锂电池技术领域，尤其是一种基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法,其通过在同一型号批次的梯级利用锂电池中随机选取多个作为样品锂电池，然后分别测出样品锂电池各自的实际直流内阻增长率和等时静置开路电压值，并以此建立出梯级利用锂电池的实际直流内阻增长率与等时静置开路电压值的关系曲线，从而实现只需测出待分选的梯级利用锂电池的等时静置开路电压值，并参照关系曲线，便可快速得到梯级利用锂电池的直流内阻增长率，进而应用直流内阻这一指标对梯级利用锂电池进行快速分选，且避免了以直流内阻分选时梯级锂电池均需要进行大电流脉冲充放电的问题。

Description

基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法

技术领域

本发明涉及梯级利用锂电池技术领域，尤其是一种基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法。

背景技术

锂动力电池价格偏高是限制电动汽车推广的重要因素之一，当电池容量衰减至初始容量的80％以下时，电动汽车的续航里程会明显减少，该部分电池已不能满足电动汽车使用需求。但该部分电池从电动汽车上退役后，经维护、修复和分选，可继续应用于通讯基站、太阳能路灯、备用电源等储能领域。这种阶梯式利用，可让动力电池价值得到充分发挥，从而降低电池在汽车使用阶段的成本。

但，从电动汽车上退役的锂动力电池由于一次使用时经历过较为复杂且无法追溯的运行工况(如高低温、高低倍率、甚至过充过放等)，健康状态不明，因此针对此类电池，如何有效保证其性能与寿命是梯级利用锂动力电池再利用研究工作的重点和难点。现行的有效解决该问题的方法是对梯级利用锂动力电池进行分选，一般从外观、容量、直流内阻、自放电率等几个方面对梯级利用锂动力电池进行分选，将不合格电池剔除。而在梯级利用锂动力电池分选指标中，直流内阻指标显得尤为重要，直流内阻的一致性对电池模组一致性产生重要的影响，因此有必要对电池直流内阻分选方法进行研究，现有的常规直流内阻分选方法是将电池调整至一定的荷电状态后在充放电设备上对电池进行大电流脉冲充放电，测试耗时较长，效率低，且大电流充放电对电池性能有影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中常规直流内阻分选方法需要电池进行大电流脉冲充放电，测试耗时较长，效率低，且大电流充放电对电池性能有影响的问题，现提供一种基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法，包括以下步骤：

S1：首先从待分选的梯级利用锂电池中随机选取一个作为样品锂电池，然后将样品锂电池在第一设定荷电状态下搁置第一设定时间后，以第一设定电流值进行直流内阻测试，获取该样品锂电池的实际直流内阻值，通过样品锂电池实际直流内阻值与样品锂电池的原始直流内阻值计算出该样品锂电池的实际直流内阻增长率；

S2：接着对进行过直流内阻测试的样品锂电池采用第二设定电流值充电或放电至第一设定电压值，随后搁置第二设定时间后，测试并记录该样品锂电池的开路电压，获取该样品锂电池的等时静置开路电压值；

S3：重复步骤S1-S2，收集多个样品锂电池其各自的实际直流内阻增长率和等时静置开路电压值，从而构建出梯级利用锂电池的实际直流内阻增长率与等时静置开路电压值的关系曲线；

S4：设定梯级利用锂电池直流内阻分选标准，将待分选的梯级利用锂电池采用第二设定电流值充电或放电至第一设定电压值，随后搁置第二设定时间后，测出该待分选的梯级利用锂电池的开路电压，获取该待分选的梯级利用锂电池的等时静置开路电压值，随后将该待分选的梯级利用锂电池的等时静置开路电压值对照步骤S3中的关系曲线，从而得到该梯级利用锂电池的直流内阻增长率，并参照所设定的梯级利用锂电池直流内阻分选标准实现梯级利用锂电池的分选。

本方案中巧妙的通过在同一型号批次的梯级利用锂电池中随机选取多个作为样品锂电池，然后分别测出样品锂电池各自的实际直流内阻增长率和等时静置开路电压值，并以此建立出梯级利用锂电池的实际直流内阻增长率与等时静置开路电压值的关系曲线，从而实现只需测出待分选的梯级利用锂电池的等时静置开路电压值，并参照关系曲线，便可快速得到梯级利用锂电池的直流内阻增长率，进而应用直流内阻这一指标对梯级利用锂电池进行快速分选，且避免了以直流内阻分选时梯级锂电池均需要进行大电流脉冲充放电的问题。

进一步地，步骤S4之后还包括：将直流内阻分选合格的梯级利用锂电池组成电池模组，并进行成组一致性测试。

进一步地，所述第一设定电流值范围为0.1C～10C，第一设定荷电状态为0％SOC～100％SOC，第一设定搁置时间为1min～12h。

进一步地，所述第二设定电流值的范围为0.1C～5C，第一设定电压值范围为2.0V～4.2V，第二设定搁置时间为1min～6h。

进一步地，步骤4中，梯级利用锂电池直流内阻分选标准为梯级利用锂电池的等时静置开路电压值在2.7V-4.1V的范围内。

进一步地，步骤S1之前还包括：预先对所有待分选的梯级利用锂电池进行厚度测试、容量测试、交流内阻测试及自放电率测试；

并按照以下标准对待分选的梯级利用锂电池进行初步分选：梯级利用锂电池的厚度≤梯级利用锂电池原始厚度的1.1倍；梯级利用锂电池的容量≥梯级利用锂电池原始容量的60％；梯级利用锂电池的交流内阻≤梯级利用锂电池原始交流内阻的2倍；月自放电率≤5％；

其中，步骤S1-S5中，所述的待分选的梯级利用锂电池均是指初步分选合格的待分选的梯级利用锂电池。

本发明的有益效果是：本发明基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法其可靠性高，操作步骤简单，仅通过等时静置开路电压测试，设定开路电压上/下限值，可将直流内阻不合格的梯级利用锂电池快速剔除，以此实现应用直流内阻这一指标对梯级利用锂电池进行快速分选。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例中梯级利用锂电池的实际直流内阻增长率与等时静置开路电压值的关系曲线；

图2是本发明实施例中梯级利用锂电池组一致性改善曲线图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

一种基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法，包括以下步骤：

S1：首先从待分选的梯级利用锂电池中随机选取一个作为样品锂电池，然后将样品锂电池在第一设定荷电状态下搁置第一设定时间后，以第一设定电流值进行直流内阻测试，获取该样品锂电池的实际直流内阻值，通过样品锂电池实际直流内阻值与样品锂电池的原始直流内阻值计算出该样品锂电池的实际直流内阻增长率；

S2：接着对进行过直流内阻测试的样品锂电池采用第二设定电流值充电或放电至第一设定电压值，随后搁置第二设定时间后，测试并记录该样品锂电池的开路电压，获取该样品锂电池的等时静置开路电压值；

S3：重复步骤S1-S2，收集多个样品锂电池其各自的实际直流内阻增长率和等时静置开路电压值，从而构建出梯级利用锂电池的实际直流内阻增长率与等时静置开路电压值的关系曲线；

S4：设定梯级利用锂电池直流内阻分选标准，将待分选的梯级利用锂电池采用第二设定电流值充电或放电至第一设定电压值，随后搁置第二设定时间后，测出该待分选的梯级利用锂电池的开路电压，获取该待分选的梯级利用锂电池的等时静置开路电压值，随后将该待分选的梯级利用锂电池的等时静置开路电压值对照步骤S3中的关系曲线，从而得到该梯级利用锂电池的直流内阻增长率，并参照所设定的梯级利用锂电池直流内阻分选标准实现梯级利用锂电池的分选。

步骤S4之后还包括：将直流内阻分选合格的梯级利用锂电池组成电池模组，并进行成组一致性测试。

所述第一设定电流值范围为0.1C～10C，第一设定荷电状态为0％SOC～100％SOC，第一设定搁置时间为1min～12h。

所述第二设定电流值的范围为0.1C～5C，第一设定电压值范围为2.0V～4.2V，第二设定搁置时间为1min～6h。

步骤4中，梯级利用锂电池直流内阻分选标准为梯级利用锂电池的等时静置开路电压值在2.7V-4.1V的范围内。

步骤S1之前还包括：预先对所有待分选的梯级利用锂电池进行厚度测试、容量测试、交流内阻测试及自放电率测试；

并按照以下标准对待分选的梯级利用锂电池进行初步分选：梯级利用锂电池的厚度≤梯级利用锂电池原始厚度的1.1倍；梯级利用锂电池的容量≥梯级利用锂电池原始容量的60％；梯级利用锂电池的交流内阻≤梯级利用锂电池原始交流内阻的2倍；月自放电率≤5％；

其中，步骤S1-S5中，所述的待分选的梯级利用锂电池均是指初步分选合格的待分选的梯级利用锂电池。

实施例1

下面以车用退役60Ah锂动力电池为例，对本发明作进一步的详细说明，括以下实施步骤：

S1：预先对所有待分选的梯级利用锂电池进行厚度测试、容量测试、交流内阻测试及自放电率测试；

并按照以下标准对待分选的梯级利用锂电池进行初步分选：梯级利用锂电池的厚度≤梯级利用锂电池原始厚度的1.1倍；梯级利用锂电池的容量≥梯级利用锂电池原始容量的75％；梯级利用锂电池的交流内阻≤梯级利用锂电池原始交流内阻的2倍；月自放电率≤3％；

S2：从初步分选合格的待分选的梯级利用锂电池中随机选取一个作为样品锂电池，然后将样品锂电池在50％荷电状态下搁置3h后，在室温环境下以第一设定电流值2C进行直流内阻测试，获取该样品锂电池的实际直流内阻值，通过样品锂电池实际直流内阻值与样品锂电池的原始直流内阻值计算出该样品锂电池的实际直流内阻增长率；

其中，直流内阻测试的具体步骤为：将锂电池调整至第一设定荷电状态并搁置第一设定时间后，在充放电设备上对锂电池进行以第一设定电流值脉冲充放电，分别测量锂电池在脉冲充放电前及脉冲充放电后的电压值，并利用脉冲充放电前及脉冲充放电后的电压值的差值除以第一设定电流值即可得到锂电池的实际直流内阻值；

实际直流内阻增长率为：梯级利用锂电池的实际直流内阻值与梯级利用锂电池的原始直流内阻值之间的差值除以梯级利用锂电池的原始直流内阻值；

S3：接着对进行过直流内阻测试的样品锂电池在室温环境下以第二设定电流值0.3C放电至第一设定电压值2.7V，随后搁置10min后，测试并记录该样品锂电池的开路电压，获取该样品锂电池的等时静置开路电压值；

S4：重复步骤S1-S3，收集多个样品锂电池其各自的实际直流内阻增长率和等时静置开路电压值，如图1所示，从而构建出梯级利用锂电池的实际直流内阻增长率与等时静置开路电压值的关系曲线，由图可以看出，当锂电池的直流内阻增长率≤200％时，锂电池的等时静置开路电压值均≤3.0V；

S5：设定梯级利用锂电池直流内阻分选标准，梯级利用锂电池直流内阻分选标准为梯级利用锂电池的等时静置开路电压值为≤3.0V,将所有初步分选合格的梯级利用锂电池采用第二设定电流值放电至第一设定电压值，随后一一进行搁置10min后，并一一测出待分选的梯级利用锂电池的开路电压，然后将满足开路电压V1≤3.0V的梯级利用锂动力电池挑出；

S6：最后将所挑出的满足开路电压V1≤3.0V的梯级利用锂电池组成16串电池组，测试该电池组的一致性，测试结果如图2所示，图2中上面的曲线是16串电池模组中16支单体电池充放电过程中的电压变化曲线，下面的曲线是16串电池模组充放电过程中16支单体电池压差变化曲线，由图2可以看出，分选过的梯级利用锂电池组，充电末端压差可保持在250mV以内，放电末端压差可保持在300mV以内，具有较好的一致性。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：首先从待分选的梯级利用锂电池中随机选取一个作为样品锂电池，然后将样品锂电池在第一设定荷电状态下搁置第一设定时间后，以第一设定电流值进行直流内阻测试，获取该样品锂电池的实际直流内阻值，通过样品锂电池实际直流内阻值与样品锂电池的原始直流内阻值计算出该样品锂电池的实际直流内阻增长率；

S2：接着对进行过直流内阻测试的样品锂电池采用第二设定电流值充电或放电至第一设定电压值，随后搁置第二设定时间后，测试并记录该样品锂电池的开路电压，获取该样品锂电池的等时静置开路电压值；

S3：重复步骤S1-S2，收集多个样品锂电池其各自的实际直流内阻增长率和等时静置开路电压值，从而构建出梯级利用锂电池的实际直流内阻增长率与等时静置开路电压值的关系曲线；

S4：设定梯级利用锂电池直流内阻分选标准，将待分选的梯级利用锂电池采用第二设定电流值充电或放电至第一设定电压值，随后搁置第二设定时间后，测出该待分选的梯级利用锂电池的开路电压，获取该待分选的梯级利用锂电池的等时静置开路电压值，随后将该待分选的梯级利用锂电池的等时静置开路电压值对照步骤S3中的关系曲线，从而得到该梯级利用锂电池的直流内阻增长率，并参照所设定的梯级利用锂电池直流内阻分选标准实现梯级利用锂电池的分选。

2.根据权利要求1所述的基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法，其特征在于：步骤S4之后还包括：将直流内阻分选合格的梯级利用锂电池组成电池模组，并进行成组一致性测试。

3.根据权利要求1所述的基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法，其特征在于：所述第一设定电流值范围为0.1C～10C，第一设定荷电状态为0％SOC～100％SOC，第一设定搁置时间为1min～12h。

4.根据权利要求1所述的基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法，其特征在于：所述第二设定电流值的范围为0.1C～5C，第一设定电压值范围为2.0V～4.2V，第二设定搁置时间为1min～6h。

5.根据权利要求1所述的基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法，其特征在于：步骤4中，梯级利用锂电池直流内阻分选标准为梯级利用锂电池的等时静置开路电压值在2.7V-4.1V的范围内。

6.根据权利要求1所述的基于等时静置开路电压快速分选梯级利用锂电池的方法，其特征在于：步骤S1之前还包括：预先对所有待分选的梯级利用锂电池进行厚度测试、容量测试、交流内阻测试及自放电率测试；

并按照以下标准对待分选的梯级利用锂电池进行初步分选：梯级利用锂电池的厚度≤梯级利用锂电池原始厚度的1.1倍；梯级利用锂电池的容量≥梯级利用锂电池原始容量的60％；梯级利用锂电池的交流内阻≤梯级利用锂电池原始交流内阻的2倍；月自放电率≤5％；

其中，步骤S1-S5中，所述的待分选的梯级利用锂电池均是指初步分选合格的待分选的梯级利用锂电池。