CN109143106A - 一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法 - Google Patents

一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法 Download PDF

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CN109143106A
CN109143106A CN201810904309.1A CN201810904309A CN109143106A CN 109143106 A CN109143106 A CN 109143106A CN 201810904309 A CN201810904309 A CN 201810904309A CN 109143106 A CN109143106 A CN 109143106A
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黄海军
张海林
张勍
计结胜
张磊
白培锋
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Guangxi Nakanai New Energy Co Ltd
Jiangsu Nakanai New Energy Co Ltd
Nanchang Nakanai New Energy Co Ltd
Nanjing Nakanai New Energy Technology Development Co Ltd
Shanghai Cenat New Energy Co Ltd
Guangxi Cenat New Energy Co Ltd
Jiangsu Cenat New Energy Co Ltd
Nanchang Cenat New Energy Co Ltd
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Jiangsu Nakanai New Energy Co Ltd
Nanchang Nakanai New Energy Co Ltd
Nanjing Nakanai New Energy Technology Development Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其包括如下步骤:(1)准备十颗以上同种型号、同种牌号的电池,进行平行样测试;(2)将达到规定电压或者容量的电池进行交流阻抗的测试;(3)采用直流放电法测试方法来测试电池的直流内阻;(4)最后,根据根据电池交流阻抗的平行样数据采集和直流内阻阻值大小计算进行数据处理,分析Nyquist图谱的重合图,综合评价电池的一致性好坏。本发明通过交流阻抗测试,可以得到欧姆内阻、电荷转移内阻以及扩散内阻等主要内阻的情况,其中欧姆内阻也包括电极极片内阻、制成内阻由于工艺所造成的内阻,分别对比上述内阻情况,可得到一致性的统计数据进行参考。

Description

一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法
技术领域
本发明涉及电池测量领域,具体涉及一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法。
背景技术
锂离子电池目前在新能源汽车、智能电网等大规模应用情况在逐年情况,但目前电池参数的不一致性是影响电池组使用寿命的关键因素,虽然热管理水平的提升在某种程度上保证了电池组的安全运行,但对于提升电池的一致性水平仍然是大规模使用锂电池的重要技术影响因素。不仅在新能源汽车、储能系统中,其他3C产品、单体电池的一致性也非常重要,数据的一致性对于分析问题、改进实验、产品提升都具有非常重要的意义。
一致性是电池众多性能的表现形式之一,动力电池的一致性主要是指同一规格型号的单体电池组组成电池组后,其电压、荷电量、容量及其衰减率、内阻及其变化率、寿命、温度影响、自放电率等参数存在一定的差别。根据不一致性的原因以及电池性能的影响方式,可以把电池分为容量一致性、内阻一致性和电压一致性。
为了评价内阻一致性和电压的一致性,其内阻和电压的测定通过电化学工作的交流阻抗测试来实现。交流阻抗是一种相对较新而非常迅速的技术,基本原理是给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流正弦电势波,交流电势与电流的信号的比值会随着正弦频率的变化,电化学体系输出的电流、电势信号经过转换,再利用频谱分析仪,输出阻抗及其模量,通过正弦波的频率,可以获得一些不同频率下的阻抗、阻抗的模量和相位角等,得出的数据可以进行内阻、一致性分析。所以,交流阻抗技术可以很好用于反馈电池的性能,挖掘原因,改进电池各方面的工艺、性能等。
发明内容
本发明为了解决上述问题,从而提供一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)准备十颗以上同种型号、同种牌号的电池,进行平行样测试:使用充放电测试柜对这些电池进行充放电,首先在一定电流下恒流放电完全清空电池电量,以电压为截止条件;然后调节电池充放电测试的环境温度,电池以0.05C 的倍率小电流进行恒流恒压的充电模式,当达到电压或者容量的上限时设置截止,然后静置一段时间;
(2)将达到规定电压或者容量的电池进行交流阻抗的测试:首先调节测试的环境温度,然后根据电池的型号、状态、体系搭配合适的电池负载装置,然后使用普林斯顿电化学工作站的软件设置负载的上限频率为100KHz或 10KHz以及下限频率为0.01Hz,然后基于交流阻抗的原则并根据电池的型号选择模式为电压扰动或者电流扰动,最后再进行交流阻抗测试,测试完成后根据电池交流阻抗的测试结果,记录在特征频率10KHz、1KHz、100Hz和1Hz 下的实际阻抗值大小,然后静置一段时间;
(3)进一步验证可靠性,将达到规定电压或者容量的电池再采用直流放电法测试方法来测试电池的直流内阻;
(4)最后,根据交流阻抗测试得到的阻抗值大小和直流放电法测试到的直流内阻阻值进行数据处理:将交流阻抗的数据,横坐标设置为实部数值,纵坐标设置为虚部数值,然后利用Excel或是Origin做成Nyquist图谱,
然后分析Nyquist图谱的重合性并分析阻抗值大小,除此之外再统计出直流内阻阻值,
最后根据分析出的阻抗值大小和统计出的直流内阻阻值来综合评价电池的一致性好坏。
在本发明的一个优选实施例中,步骤(1)中,清空电池电量的电流为电池规格书规定的放电电流,电池充放电测试的环境温度为室温25℃或高温55℃或高温80℃,设定充放电的SOC值为50%,以50%SOC的电压值或50%SOC 的容量值作为截止条件。
在本发明的一个优选实施例中,步骤(1)中,所述静置时间为8h。
在本发明的一个优选实施例中,电池可为圆柱电池或软包电池或方型电池或扣式电池。
在本发明的一个优选实施例中,步骤(2)中电池负载装置为四电极制以及内阻较小、适合接收所需交流负载电流特性。
在本发明的一个优选实施例中,步骤(2)中的测试温度为-40℃~80℃,静置时间为8h。
在本发明的一个优选实施例中,直流放电法测试方法为HPPC测试方法或者JEVSD7132003测试方法,
HPPC测试方法为:静置后的电池,施加脉冲放电电流,根据电池的型号、特性选择脉冲电流为5C左右,持续放电10s,停止放电,静置后停止测试,分析数据计算电池的直流内阻:=ΔU电压变化/ΔI脉冲电流放电,
JEVSD7132003测试方法为:首先建立0—100%SOC下电池的电流-电压特性曲线,分别以1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或者放电,充电或放电时间分别为10s,计算电池的直流内阻。
在本发明的一个优选实施例中,
步骤(1)中,充放电测试设备设置的截止电压是一致的,记录截止电压的数值以及在静置8h后电压的数值,可得到静置阶段电压降的数值和得到短期内自放电的数据。
在本发明的一个优选实施例中,在Nyquist图谱中,曲线包括了SEI膜的膜内阻、电荷转移内阻以及Warburg阻抗,欧姆内阻可记录在1KHz特征频率下的实部内阻值,该值与交流内阻测试仪的测量数值也基本一致;
SEI膜的膜内阻可通过记录Nyquist的第一个半圆拐点处,即特征频率为 10KHz-1KHz的实部阻抗数值,电荷转移内阻可通过记录Nyquist的第二个半圆拐点处,即特征频率为1KHz-100Hz的实部阻抗数值,以及Warburg阻抗可通过低频率阶段的斜率以及记录1Hz处的实部阻抗数值,不同样品的测试将所有的数据置于同一坐标系下,横坐标为实部纵坐标为虚部,可以直观得到重合的EIS图谱,定性分析重合性,作为判断电池好坏的一种快速标准,
除此之外,通过EIS的测试和分析,可得到上述四种不同的实部阻抗数值,对比不同平行样品之间,四种不同的实部阻抗数值以及根据电池的型号结合直流内阻的阻值大小,可以很直观的分析出样品的一致性好坏;
若样品的一致性较差,也可以通过EIS的结果分析出是上述四种阻抗数值,哪一部分的阻抗值明显较大,分析电池内阻较大的原因。
在本发明的一个优选实施例中,步骤(4)中综合评价电池的一致性好坏的具体步骤如下:
根据电池电化学反应的原理,包括了以下传输过程:
1、高频区域为10KHz-1KHz,表达了锂离子通过了活性物质材料正、负极表面绝缘层的阻抗值;
2、中频区域为1KHz-100Hz,表达了电荷传递过程相关的阻抗大小,表征了锂离子嵌入活性物质的难易程度;
3、低频区域为100Hz-1Hz,该处表示了锂离子在活性物质固相或者液相中扩散的过程,
通过分析出的阻抗值大小可以很直观的将不同样品区分在高频区域或中频区域或低频区域,然后再对比其样品不同电化学过程的一致性,若样品的一致性非常好,那么在10KHz、1KHz、100Hz、1Hz特征频率下的数值,会控制在一定的误差范围内,甚至是小数点后三位的数值为一致,
除此之外,直流内阻的测试也包括了上述所有的过程,然后再通过统计出的直流内阻阻值,结合交流阻抗的图谱以及数据分析,能够提升判定的可靠性。
本发明的有益效果是:
(1)本发明通过交流阻抗测试,可以得到欧姆内阻、电荷转移内阻以及扩散内阻等主要内阻的情况,其中欧姆内阻也包括电极极片内阻、制成内阻由于工艺所造成的内阻,分别对比上述内阻情况,可得到一致性的统计数据进行参考。
(2)交流阻抗测试,测试方法准确度高,效率高,大量节约了人力成本、工业成本,得到的内阻数据广泛,大大提升电池一致性判定结果的可靠性;
(3)选择的温度区间范围大,根据环境温度的一致性测试结果,尤其是-40℃甚至更低的环境温度受到注液量等因素的影响,可提前预判电池是否在该温度下工作的可靠性以及大量电池数据极差的判定,进而为动力电池的模组配置提供指导性意见。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1的Panasonic 18650 3.4Ah电池的一致性考察情况的 Nyquist图谱重合图;
图2是实施例5的石墨半电池的扣式电池的一致性考察情况的Nyquist图谱重合图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
本发明提供的通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其包括如下步骤:
(1)准备十颗以上同种型号、同种牌号的电池,进行平行样测试:使用充放电测试柜对这些电池进行充放电,首先在一定电流下恒流放电完全清空电池电量,以电压为截止条件;然后调节电池充放电测试的环境温度,电池以0.05C 的倍率小电流进行恒流恒压的充电模式,当达到电压或者容量的上限时设置截止,然后静置一段时间;
(2)将达到规定电压或者容量的电池进行交流阻抗的测试:首先调节测试的环境温度,然后根据电池的型号、状态、体系搭配合适的电池负载装置,然后使用普林斯顿电化学工作站的软件设置负载的上限频率为100KHz或 10KHz以及下限频率为0.01Hz,然后基于交流阻抗的原则并根据电池的型号选择模式为电压扰动或者电流扰动,最后再进行交流阻抗测试,测试完成后根据电池交流阻抗的测试结果,记录在特征频率10KHz、1KHz、100Hz和1Hz 下的实际阻抗值大小,然后静置一段时间;
(3)进一步验证可靠性,将达到规定电压或者容量的电池再采用直流放电法测试方法来测试电池的直流内阻;
(4)最后,根据交流阻抗测试得到的阻抗值大小和直流放电法测试到的直流内阻阻值进行数据处理:将交流阻抗的数据,横坐标设置为实部数值,纵坐标设置为虚部数值,然后利用Excel或是Origin做成Nyquist图谱,
然后分析Nyquist图谱的重合性并分析阻抗值大小,除此之外再统计出直流内阻阻值,
最后根据分析出的阻抗值大小和统计出的直流内阻阻值来综合评价电池的一致性好坏。
其中,步骤(1)中,清空电池电量的电流为电池规格书规定的放电电流,电池充放电测试的环境温度为室温25℃或高温55℃或高温80℃,设定充放电的SOC值为50%,以50%SOC的电压值或50%SOC的容量值作为截止条件。
其中,步骤(1)中,静置时间具体为8h。
其中,电池可为圆柱电池或软包电池或方型电池或扣式电池。
其中,步骤(2)中电池负载装置为四电极制以及内阻较小、适合接收所需交流负载电流特性。
其中,步骤(2)中的测试温度为-40℃~80℃,静置时间为8h。
其中,直流放电法测试方法为HPPC测试方法或者JEVSD7132003测试方法,
HPPC测试方法为:静置后的电池,施加脉冲放电电流,根据电池的型号、特性选择脉冲电流为5C左右,持续放电10s,停止放电,静置后停止测试,分析数据计算电池的直流内阻:=ΔU电压变化/ΔI脉冲电流放电,
JEVSD7132003测试方法为:首先建立0-100%SOC下电池的电流-电压特性曲线,分别以1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或者放电,充电或放电时间分别为10s,计算电池的直流内阻。
其中,步骤(1)中,充放电测试设备设置的截止电压是一致的,记录截止电压的数值以及在静置8h后电压的数值,可得到静置阶段电压降的数值和得到短期内自放电的数据。
其中,在Nyquist图谱中,曲线包括了SEI膜的膜内阻、电荷转移内阻以及Warburg阻抗,欧姆内阻可记录在1KHz特征频率下的实部内阻值,该值与交流内阻测试仪的测量数值也基本一致;
SEI膜的膜内阻可通过记录Nyquist的第一个半圆拐点处,即特征频率为 10KHz-1KHz的实部阻抗数值,电荷转移内阻可通过记录Nyquist的第二个半圆拐点处,即特征频率为1KHz-100Hz的实部阻抗数值,以及Warburg阻抗可通过低频率阶段的斜率以及记录1Hz处的实部阻抗数值,不同样品的测试将所有的数据置于同一坐标系下,横坐标为实部纵坐标为虚部,可以直观得到重合的EIS图谱,定性分析重合性,作为判断电池好坏的一种快速标准,
除此之外,通过EIS的测试和分析,可得到上述四种不同的实部阻抗数值,对比不同平行样品之间,四种不同的实部阻抗数值以及根据电池的型号结合直流内阻的阻值大小,可以很直观的分析出样品的一致性好坏;
若样品的一致性较差,也可以通过EIS的结果分析出是上述四种阻抗数值,哪一部分的阻抗值明显较大,分析电池内阻较大的原因。
其中,步骤(4)中综合评价电池的一致性好坏的具体步骤如下:
根据电池电化学反应的原理,包括了以下传输过程:
1、高频区域为10KHz-1KHz,表达了锂离子通过了活性物质材料正、负极表面绝缘层的阻抗值;
2、中频区域为1KHz-100Hz,表达了电荷传递过程相关的阻抗大小,表征了锂离子嵌入活性物质的难易程度;
3、低频区域为100Hz-1Hz,该处表示了锂离子在活性物质固相或者液相中扩散的过程,
通过分析出的阻抗值大小可以很直观的将不同样品区分在高频区域或中频区域或低频区域,然后再对比其样品不同电化学过程的一致性,若样品的一致性非常好,那么在10KHz、1KHz、100Hz、1Hz特征频率下的数值,会控制在一定的误差范围内,甚至是小数点后三位的数值为一致,
除此之外,直流内阻的测试也包括了上述所有的过程,然后再通过统计出的直流内阻阻值,结合交流阻抗的图谱以及数据分析,能够提升判定的可靠性。
对于上述方案,本申请提供了如下6个实施例
实施例1(参见图1)
(1)选择十颗体系为镍钴铝NCA/人造石墨MAGE的Panasonic 3.4Ah 18650BF圆柱电池,进行平行样测试,使用充放电测试柜进行充放电,首先在一定电流下恒流放电完全清空电池电量(新鲜装配的扣式电池除外),以电压为截止条件;然后调节电池充放电测试的环境温度,电池以0.05C的倍率小电流进行恒流恒压的充电模式,当达到电压或者容量的上限时设置截止,然后静置一段时间;
(2)将达到规定电压或者容量的电池进行交流阻抗的测试:首先调节测试的环境温度,然后根据电池的型号、状态、体系搭配合适的电池负载装置,然后使用电化学工作站软件设置上限频率、下限频率,基于交流阻抗的原则并根据电池的型号选择模式为电压扰动或者电流扰动,测试完成根据电池交流阻抗的测试结果,记录在特征频率下的实部阻抗值大小,然后静置一段时间;
(3)进一步验证可靠性,采用直流放电法测试方法来测试电池的直流内阻;
(4)最后,根据交流阻抗测试得到的阻抗值大小和直流放电法测试测试到的直流内阻阻值进行数据处理,分析Nyquist图谱的重合图,特征频率下阻抗的大小以及直流内阻的阻值大小,综合评价电池的一致性好坏。
其中,本实施例的测试环境均为25℃。使用0.05C倍率(170mA)小电流清空电量,以2.75V电压为截止条件完成放电;以50%SOC情况下的电压值或 50%SOC情况下的容量值作为截止条件;
本实施例以50%电压值为准,设置截止电压为3.65V,使用0.05C(170mA) 倍率小电流恒流恒压充电达到规定的截止电压,静置8小时;
达到规定50%SOC的电池进行交流阻抗的测试,采用四电极制式连接,搭载在18650电池测试装置上,根据18650电池的特性使用5mA的电流信号扰动,设置上限频率为100KHz,下限频率为0.01Hz,进行测试,完成后静置 8小时,采集电压数据,记录特征频率下1KHz,1Hz,0.1Hz,0.01Hz的实部阻抗值大小,进行分析;
交流阻抗测试完成后的电池进行HPPC直流内阻测试,保证实验数据的可靠性,采集精度精确到1ms以及0.01V,静置1min,随后施加3C(10.2A)倍率的脉冲放电电流,持续放电10s,静置1min,测试完成采集数据,使用直流内阻:=ΔU电压变化/ΔI脉冲电流放电的公式进行内阻大小的计算。
实施例2
实施例2与实施例1不同的是,除了实施例1中所阐述的技术方案外,讨论恶劣工况下的电池的一致性情况,将充放电测试的环境设置为-40℃、-20℃、 45℃以及85℃,这样可讨论在高、低温度下的电池一致性情况。
实施例3
实施例3与实施例1不同的是,除了实施例1中所阐述的技术方案外,讨论HPPC直流内阻测试法增加或缩小持续放电时间、以及不同放电倍率,例如将高倍率持续放电时间改为20s或者5s,放电电流大小改为5C、8C等。
实施例4
实施例4与实施例1不同的是,除了实施例1中所阐述的技术方案外,讨论50%SOC以容量为截止条件,将达到50%SOC的截止条件设置为容量,即恒流充电5h转为恒压充电。
实施例5(参见图2)
选择五颗体系高纯锂片/人造石墨MAGE的CR2016扣式电池作为测试对象,由于新装配的扣式电池为半电池体系,与常规的商品化全电池不同,故本实施例的方案包括如下步骤:
改进实施例1中的步骤(2),为了考察装配电池的一致性,装配完成后直接进行交流阻抗测试。调节测试的环境温度为25℃,采用四电极制式连接,搭载在扣式电池测试装置上,根据扣式电池的特性使用5mV的电压信号扰动,设置上限频率为100KHz,下限频率为0.01Hz,进行测试,完成后静置24小时后,让电解液充分浸润电池体系,再一次进行交流阻抗测试,最后采集两次测试的电压数据,记录特征频率下1KHz,1Hz,0.1Hz,0.01Hz的实部阻抗值大小,进行一致性分析。扣式电池的内阻会达到几十Ω,故不再采用美国HPPC 直流内阻测试,而采用JEVSD7132003测试方法。
实施例6
实施例6与实施例5不同的是,除了实施例5中所阐述的技术方案外,选择不同的电池进行一致性考察,电池为高功率、高容量40Ah动力电池作为测试对象。
在实施案例1和实施案例5中,直流内阻放电测试法,只能测量大容量电池或者蓄电池,小容量电池无法再数秒内负荷较高的电流,除此之外,也可以测试其他各种类型的小容量电池,故通过EIS的测试方式可以很好地规避上述测试的极限问题。
而在实施案例2中,普通的测试方法或者是直流内阻放电测试法,由于测试过程中电流过大、电池发生发热的情况,对环境温度会造成一定的误差,而 EIS可将副反应的影响降低至最小,尽可能的不会发生发热、电池内部体系破坏的情况,而且测试过程非常时间非常短,大大减小了测量过程造成的误差;
而在实施案例3中,当电池通过大电流时,电池内部的电极会发生极化现象,产生极化内阻,故测量时间必须很短,选择不同的倍率进行放电,尽可能的减小直流放电内阻的误差,与EIS的结果接近一致。
在实施案例4中,由于电池不同SOC状态下,电池的内阻变化区别较大,通过不同的SOC状态下的测试,可以快速的测试出结果,总结出交流内阻在不同SOC状态下的变化规律,对电芯的存储以及进一步的电化学性能测试有一定的指导意义。
在实施案例6中,由于高倍率型电池容量非常大,在进行直流放电内阻法的测试,对设备的要求会很高,在进行10C甚至更高的倍率下,电池所承受的电流会非常大,对电池不可避免的有部分损失,安全系数也会降低;而EIS测试法方便,快速,安全,能够很好的规避上述问题。
通过上述6种实施列的实施,使用交流阻抗测试法,可以测量几乎所有的电池,包括小容量电池、大容量电池,不同型号的电池;用此种方法测量,对电池本身不会有太大的伤害,可以对电池进行重复测试;此种方法,测试过程方便、快捷、安全,同时也适应了不同环境工况下的测试要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)准备十颗以上同种型号、同种牌号的电池,进行平行样测试:使用充放电测试柜对这些电池进行充放电,首先在一定电流下恒流放电完全清空电池电量,以电压为截止条件;然后调节电池充放电测试的环境温度,电池以0.05C的倍率小电流进行恒流恒压的充电模式,当达到电压或者容量的上限时设置截止,然后静置一段时间;
(2)将达到规定电压或者容量的电池进行交流阻抗的测试:首先调节测试的环境温度,然后根据电池的型号、状态、体系搭配合适的电池负载装置,然后使用普林斯顿电化学工作站的软件设置负载的上限频率为100KHz或10KHz以及下限频率为0.01Hz,然后基于交流阻抗的原则并根据电池的型号选择模式为电压扰动或者电流扰动,最后再进行交流阻抗测试,测试完成后根据电池交流阻抗的测试结果,记录在特征频率10KHz、1KHz、100Hz和1Hz下的实际阻抗值大小,然后静置一段时间;
(3)进一步验证可靠性,将达到规定电压或者容量的电池再采用直流放电法测试方法来测试电池的直流内阻;
(4)最后,根据交流阻抗测试得到的阻抗值大小和直流放电法测试到的直流内阻阻值进行数据处理:将交流阻抗的数据,横坐标设置为实部数值,纵坐标设置为虚部数值,然后利用Excel或是Origin做成Nyquist图谱,
然后分析Nyquist图谱的重合性并分析阻抗值大小,除此之外再统计出直流内阻阻值,
最后根据分析出的阻抗值大小和统计出的直流内阻阻值来综合评价电池的一致性好坏。
2.根据权利要求1所述的一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,步骤(1)中,清空电池电量的电流为电池规格书规定的放电电流,电池充放电测试的环境温度为室温25℃或高温55℃或高温80℃,设定充放电的SOC值为50%,以50%SOC的电压值或50%SOC的容量值作为截止条件。
3.根据权利要求1所述的一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述静置时间为8h。
4.根据权利要求1所述的一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,电池可为圆柱电池或软包电池或方型电池或扣式电池。
5.根据权利要求1所述的一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,步骤(2)中电池负载装置为四电极制以及内阻较小、适合接收所需交流负载电流特性。
6.根据权利要求1所述的一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,步骤(2)中的测试温度为-40℃~80℃,静置时间为8h。
7.根据权利要求1所述的一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,直流放电法测试方法为HPPC测试方法或者JEVSD7132003测试方法,
HPPC测试方法为:静置后的电池,施加脉冲放电电流,根据电池的型号、特性选择脉冲电流为5C左右,持续放电10s,停止放电,静置后停止测试,分析数据计算电池的直流内阻:=ΔU电压变化/ΔI脉冲电流放电,
JEVSD7132003测试方法为:首先建立0—100%SOC下电池的电流-电压特性曲线,分别以1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或者放电,充电或放电时间分别为10s,计算电池的直流内阻。
8.根据权利要求1所述的一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,
步骤(1)中,充放电测试设备设置的截止电压是一致的,记录截止电压的数值以及在静置8h后电压的数值,可得到静置阶段电压降的数值和得到短期内自放电的数据。
9.根据权利要求1所述的一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,
在Nyquist图谱中,曲线包括了SEI膜的膜内阻、电荷转移内阻以及Warburg阻抗,欧姆内阻可记录在1KHz特征频率下的实部内阻值,该值与交流内阻测试仪的测量数值也基本一致;
SEI膜的膜内阻可通过记录Nyquist的第一个半圆拐点处,即特征频率为10KHz-1KHz的实部阻抗数值,电荷转移内阻可通过记录Nyquist的第二个半圆拐点处,即特征频率为1KHz-100Hz的实部阻抗数值,以及Warburg阻抗可通过低频率阶段的斜率以及记录1Hz处的实部阻抗数值,不同样品的测试将所有的数据置于同一坐标系下,横坐标为实部纵坐标为虚部,可以直观得到重合的EIS图谱,定性分析重合性,作为判断电池好坏的一种快速标准,
除此之外,通过EIS的测试和分析,可得到上述四种不同的实部阻抗数值,对比不同平行样品之间,四种不同的实部阻抗数值以及根据电池的型号结合直流内阻的阻值大小,可以很直观的分析出样品的一致性好坏;
若样品的一致性较差,也可以通过EIS的结果分析出是上述四种阻抗数值,哪一部分的阻抗值明显较大,分析电池内阻较大的原因。
10.根据权利要求1所述的一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法,其特征在于,步骤(4)中综合评价电池的一致性好坏的具体步骤如下:
根据电池电化学反应的原理,包括了以下传输过程:
1、高频区域为10KHz-1KHz,表达了锂离子通过了活性物质材料正、负极表面绝缘层的阻抗值;
2、中频区域为1KHz-100Hz,表达了电荷传递过程相关的阻抗大小,表征了锂离子嵌入活性物质的难易程度;
3、低频区域为100Hz-1Hz,该处表示了锂离子在活性物质固相或者液相中扩散的过程,
通过分析出的阻抗值大小可以很直观的将不同样品区分在高频区域或中频区域或低频区域,然后再对比其样品不同电化学过程的一致性,若样品的一致性非常好,那么在10KHz、1KHz、100Hz、1Hz特征频率下的数值,会控制在一定的误差范围内,甚至是小数点后三位的数值为一致,
除此之外,直流内阻的测试也包括了上述所有的过程,然后再通过统计出的直流内阻阻值,结合交流阻抗的图谱以及数据分析,能够提升判定的可靠性。
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