CN109201520A - 一种锂离子电池配组工艺 - Google Patents

Abstract

一种锂离子电池的配组工艺，是使用锂电池OCV测试机精确测试出各个单体电池的电压值，经过高温老化后测试出单个电池的电压降K值，并对电压降K值进行分档，最大限度地将单体性能最接近的电池进行配组。本发明对锂离子电池进行配组，通过高温及常温的搁置，最真实的反应出单体电池容量、电压、内阻的真实情况，测量出单体电池的电性能并进行分档分类，保证了电池内部参数准确性，然后经过第二次高温及常温的搁置对电池电压降K值的分档，对电池进行配组，这样配成组的电池大电流放电时，容量更高，放电深度更大，一致性更好，使用寿命更长，通过该方法配组后的电池组的效率可以发挥到最优，并能适应电池日益严格的配组性能及安全性要求。

Description

一种锂离子电池配组工艺

技术领域

本发明主要涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池的配组工艺。

背景技术

锂离子电池工作电压高、比能量高、容量大、自放电小、循环性能好、使用寿命长、重量轻、体积小，并已经成为新能源电动汽车主要动力能源，是现代高性能电池的代表，是移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的理想电源，是无绳电动工具等的主要动力来源之一，目前在生活中应用非常广泛。而为了适应负载电压要求，经常需要将数块高功率锂离子电池单体串联成为一组，要使电池能释放出的功率最大，理论上要求串联电池的内阻、容量等参数一致。

然而由于锂离子电池生产条件、制造环境、材料特性、设备等的影响使得对于同一批次的电池参数如单体额定容量、单体开路电压、单体充电电压平台、单体放电电压平台、单体内阻、电压降、单体的几何特性等都存在一定程度的差异，目前电池厂通过多种设备测试后得到电池单体的上述参数，根据经验制定出配组的误差带，在误差带允许的范围内进行配组。但随着电池串联数量越来越多，显然目前的测试参数配组方式不能跟上效率发挥要求。

发明内容

本发明是针对上述背景提出的一种锂离子电池的配组工艺，其目的在于对锂离子电池的电压降K值进行分档，满足锂离子电池组充放电特性对成组的单体电池的要求，使其电池组的效率发挥到最优。备注：电压降K值在锂离子电池行业中是指单位时间内电池的电压降，通常单位用mV/d表示，是用来衡量锂离子电池自放电率性能的一种重要指标。

本发明是通过以下技术方案实现的：使用锂电池OCV（Open Circuit Voltage，开路电压）测试机精确测试出各个单体电池的电压值，经过高温老化后测试出单个电池的电压降K值，并对电压降K值进行分档，最大限度地将单体性能最接近的电池进行配组，包括如下步骤：

（1）将已喷码电芯按照下线容量差≤标称容量×1.5%为一档进行容量分档，并上传数据到电脑；

（2）把同一批次容量分档后的电池高温搁置2天，常温下搁置1天，搁置后使用电池电压内阻测试系统测试单体电池的电压、内阻数据并做好记录，按照内阻差≤1.5 mΩ，电压差≤0.010V进行分类标识；

（3）电池电压、内阻分类后，在50℃的高温状态下搁置3天，常温下搁置1天；

（4）搁置完成后，使用锂电池OCV测试机精确测试出单体电芯的电压降K值，并对K值按照0.5mV/d为一档进行分档；

（5）根据OCV测试机的测试记录，将电压降K值差值大于0.5mV/d的电池剔除；

（6）最后将容量、电压、内阻及K值在同一档的电池按每组所需的数量配组即可。

本发明的有益效果是：使用本发明对锂离子电池进行配组，通过高温及常温的搁置，最真实的反应出单体电池容量、电压、内阻的真实情况，使用精密的测试仪器测量出单体电池的电性能并进行分档分类，保证了电池内部参数准确性，然后经过第二次高温及常温的搁置对电池电压降K值的分档，对电池进行配组，这样配成组的电池大电流放电时，容量更高，放电深度更大，一致性更好，使用寿命更长，通过该方法配组后的电池组的效率可以发挥到最优，并能适应电池日益严格的配组性能及安全性要求。

具体实施方式

本发明的实施例和比较例，选取本公司的型号为606090，批号为170103批，用锂离子电池分容柜按≤标称容量×1.5%一档对电池进行分档，容量选择为4.0Ah至4.1Ah的单体电池2盒编号为01#30只、02#30只，共计60只，其中单体电池开路电压和负载电压测试、电池内阻及电压降K值等数据记录表1所示。然后配成10个电池配组在一起的36V 4Ah电池组。按传统配组方法和本发明方法各配一电池组进行检测。过程及测试数据如下：

实施例1：

本发明配组方法，通过以下步骤对01#盒电池进行配组，

（1）已喷码电芯按照下线容量按照每60mAh一档为基础，把本例01#盒的30只电池，进行容量分档，剔除电芯2只，即把表1中序号15、21的电池剔除，剩余28只电池容量为一档，容量差在60mAh内，并上传数据到电脑；即容量分档后为一档的序号电芯有1到14号、16到20号及22到30号的28只电芯；

（2）把步骤1中同档容量的28只电池高温搁置2天，常温搁置1天，搁置后把同档容量电芯按照开路电压差≤0.010V的标准把单体电池剔除2只后，即表1中序号27、29的电池剔除，再将内阻差值大于1.5mΩ的单体电池再次剔除1只，表1中序号为5，剩余25只电芯。电压内阻分档后，符合电压内阻一档的电芯有序号1到4号、16到20号、21到26号、28号及30号电芯，共25只电芯；

（3）电池容量电压内阻分类后的25只电芯， 置于50℃的高温环境下搁置3天，常温下搁置1天；

（4）搁置完成后，使用锂电池OCV测试机精确测试出单体电芯的电压降K值，并对K值按照0.5mV/d为一档进行分档，即对序号1到4号、16到20号、21到26号、28号及30号电芯，共25只电芯进行电压降分档；

（5）根据测试记录，将电压降K值差值大于0.5mV/d的电池剔除5只，表1中序号6、11、12、19、20电池提出，剩余1到4号、7到10号、13、14、16到18号、22到26号、28号及30号电芯，共20只电池电压降K值都为同一档的电池；

（6）最后步骤5中，容量、电压、内阻及K值分档后都在同一档的20只电池，任取10只配组即可，制成的产品编号为G1701130001。

以下为经过上述实施例分选后的电池进行组装的实验结果：

（1）将分选后的电池进行连接，即表1中序号1、2、3、4、7、8、9、10、13、14、16、17、18、22、23、24、25、26、28、30任意取电池10只，使用10串联三元保护板，组装成36V4Ah电池组，用36V锂电池充电器进行充电，充满电后使用测试系统进行测试（见表2）；

（2）从表2中可以看出，当电池组在充满电、放半电和低电量时，各支路电压相差较非常均衡，从而能够保证电池组的性能及使用寿命。

表1开路电压和半电电压测试、电池内阻及电压降K值的数据记录表

表1：

表2为G1701130001电池组在充满电、放半电和低电量时，各支路电压差情况

表2：

序列	满电状态	半电状态	低电量状态
				总电压（V）	41.91	39.10	30.14
支路电压1（mV）	4193	3911	3015
				支路电压2（mV）	4190	3912	3020
支路电压3（mV）	4192	3913	3012
				支路电压4（mV）	4193	3910	3017
支路电压5（mV）	4190	3909	3016
				支路电压6（mV）	4190	3910	3015
支路电压7（mV）	4191	3910	3012
				支路电压8（mV）	4191	3909	3011
支路电压9（mV）	4192	3912	3010
				支路电压10（mV）	4192	3911	3013

比较例：

传统方法：02#盒电池用传统方法配组：

（1）按照每60mAh一档为基础，把30只电池进行容量分档，剔除电芯3只，选取同一档容量电芯27只；

（2）使用锂离子电池电压内阻测试系统测试单体电池的电压内阻，把同档容量电芯按照开路电压差 ≤0.010V的标准把单体电池剔除1只后，再将内阻差值大于1.5mΩ的单体电池再次剔除2只，在剩余24只电池中任意选取10只电池串联配成一组，制成的产品编号为G1701130002。

表3为G1701130002电池组在充满电、放半电和低电量时，各支路电压差情况

表3：

序列	满电状态	半电状态	低电量状态
				总电压（V）	41.89	39.03	30.06
支路电压1（mV）	4187	3901	3010
				支路电压2（mV）	4169	3885	3002
支路电压3（mV）	4191	3906	2998
				支路电压4（mV）	4190	3881	3011
支路电压5（mV）	4183	3908	2993
				支路电压6（mV）	4192	3904	3004
支路电压7（mV）	4185	3879	3006
				支路电压8（mV）	4188	3902	2995
支路电压9（mV）	4181	3915	3019
				支路电压10（mV）	4172	3879	2993

从表3中可以看出，比较例传统方法配置的电池组当电池组在充满电、放半电和低电量时，各支路电压相差一致性均衡性很差，难以保证电池组的性能及使用寿命。

相对于传统方法，使用本发明对锂离子电池进行配组，通过高温及常温的搁置，最真实的反应出单体电池容量、电压、内阻的真实情况，使用精密的测试仪器测量出单体电池的电性能并进行分档分类，保证了电池内部参数准确性，然后经过第二次高温及常温的搁置对电池电压降K值的分档，对电池进行配组，这样配成组的电池大电流放电时，容量更高，放电深度更大，一致性更好，使用寿命更长，通过该方法配组后的电池组的效率可以发挥到最优，并能适应电池日益严格的配组性能及安全性要求。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种锂离子电池的配组工艺，其特征在于，该工艺是使用锂电池OCV测试机精确测试出各个单体电池的电压值，经过高温老化后测试出单个电池的电压降K值，并对电压降K值进行分档，最大限度地将单体性能最接近的电池进行配组，包括如下步骤：

（1）将已喷码电芯按照下线容量差≤标称容量×1.5%为一档进行容量分档，并上传数据到电脑；

（2）把同一批次容量分档后的电池高温搁置2天，常温下搁置1天，搁置后使用电池电压内阻测试系统测试单体电池的电压、内阻数据并做好记录，按照内阻差≤1.5 mΩ，电压差≤0.010V进行分类标识；

（3）电池电压、内阻分类后，在50℃的高温状态下搁置3天，常温下搁置1天；

（4）搁置完成后，使用锂电池OCV测试机精确测试出单体电芯的电压降K值，并对K值按照0.5mV/d为一档进行分档；

（5）根据OCV测试机的测试记录，将电压降K值差值大于0.5mV/d的电池剔除；

（6）最后将容量、电压、内阻及K值在同一档的电池按每组所需的数量配组即可。