CN109459703A

CN109459703A - 一种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法

Info

Publication number: CN109459703A
Application number: CN201811585761.2A
Authority: CN
Inventors: 李涛; 周会; 殷现国
Original assignee: Shandong Goldencell Electronics Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Goldencell Electronics Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2019-03-12

Abstract

一种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法，其特征是在磷酸铁锂电池进行注液封口后，通过高低温循环搁置，使电池内部经过几次收缩膨胀过程，再进行化成分容，通过恒流恒压充电、高温搁置、自放电率的计算，确定电池自放电率并进行筛选。通过深度充放电（3.7V~2.0V），使电池在满电和馈电状态下的膨胀和收缩更彻底，有利于后期自放电的筛选。通过恒流恒压充电至3.25~3.30V，利用该电压段电压曲线斜率高的特点，便于电池自放电一致性的筛选。有效提高了磷酸铁锂电池组合自放电率的一致性。

Description

一种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法。

背景技术

由于锂离子电池具有能量密度高、自放电小、循环性能优越等优点，锂离子电池广泛应用于备用电源、储能设备、电动汽车、电动自行车、电动工具中。随着全球新能源汽车的推行，动力锂离子电池的研究热潮日益高涨。目前动力锂离子电池市场主要以镍钴锰酸锂电池、镍钴铝酸锂锰酸锂电池、磷酸铁锂电池为主。由于电池单体原材料差异、生产加工过程参数控制的差异导致电池一致性差异较大。电池单体组合配组后，由于单体之间的差异，在充放电过程中电池单体的差异会逐渐变大，最终导致电池的使用寿命锐减。目前判断电池一致性差异的主要参数有容量、电压、内阻、自放电率。而这几种参数较容易获得的是容量、电压、内阻。而自放电率较难确定。任何电池都存在自放电，自放电是电池内部微短路导致的结果。微短路的严重程度决定了电池自放电率的大小。尤其是磷酸铁锂电池，电压平台较曲线较平缓，测试的电池电压相同，其容量可能相差10~15%。对电池一致性的判断带来较大的难度。需要根据磷酸铁锂电池电压特点，选取合适的方法来筛选电池自放电。

专利申请号：201610473231.3，专利公开号： 106154173A专利名称：一种快速低廉便捷的二次电池的自放电筛选方法，公开了一种一种快速低廉便捷的二次电池的自放电筛选方法，包括以下步骤：（1）在电池分容测试充电的恒压充电段，统计被测电池某一时刻的电流值或某一电流值下的恒压充电时间；（2）确定正常电池在恒压充电阶段与被测电池相同时刻的标准电流值范围或相同电流值下恒压充电时间范围；（3）将被测电池的电流值或恒压充电时间与正常电池的电流值或恒压充电时间相比较，若被测电流值超出标准电流值范围或被测电池的恒压充电时间超出正常电池的恒压充电时间范围，则判断该电池为自放电异常电池，否则，为正常电池。该发明专利的关键是利用恒压充电时的电流和恒压时间与正常电池对比。缺少电池在后期使用环境的模拟，与申请发明专利的测试方法不同。

专利申请号：201310493735.8，专利公开号： 103611692A ，专利名称：一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法，公开了一种磷酸铁锂动力电池一致性配组筛选方法。其步骤为：根据磷酸铁锂动力电池的性能参数对电池进行评定，将磷酸铁锂动力电池初步筛选成组；之后进行磷酸铁锂动力电池大电流测试，通过测试剔除电池组中电压异常的电池；最后进行磷酸铁锂动力电池自放电率筛选测试，通过测试剔除电压下降的电池，筛选出一致性较好的电池。该专利主要时采用大电流的方式剔除不合格电池。与申请发明专利的测试方法不同。

专利申请号：201110186716.1，专利公开号： 102861726B ，专利名称：一种锂二次电池一致性筛选方法，公开了一种锂二次电池一致性筛选方法属于二次电池领域，单体电池在分容检测时对容量、平台、内阻分档，然后对单体电池使用分段恒流恒压充电，使用0.3C5～5C5恒流充电至电压V0，当充电电流为0.1C5～0.3C5停止充电转搁置；搁置5～30分钟后继续以0.1C5～0.3C5恒流充电至电压V0，当充电电流为0.05C5～0.1C5停止充电转搁置；搁置5～30分钟后继续以0.05C5～0.1C5恒流充电至电压V0，当充电电流为0.03C5～0.05C5停止充电转搁置；搁置5～30分钟后继续以0.03C5～0.05C5恒流充电至电压V0，当充电电流为0.01C5～0.03C5停止充电；充电完成后对单体电池进行常温搁置，搁置时长不小于24h，搁置截止时对单体电池开路电压Vt进行测量，开路电压Vt≥V0-ΔV0-n×ΔV单体电池判定为合格单体电池。该专利主要时通过分段恒流和恒压充电，通过搁置后筛选电池一致性。与申请发明专利的测试方法不同。

专利申请号：201710293983.6，专利公开号：107091991A ，专利名称：一种锂离子电池电压一致性筛选方法，公开了一种锂离子电池电压一致性筛选方法，步骤如下：第一步，使用针床分容柜进行分容；将电池电量放空，并采用恒流充电方式充恒定容量，保证每个电池带电量的一致性；第二步，将分容后的电池放入40℃±2℃房间内进行48h±6h高温老化，促进电池电压稳定；第三步，将高温老化后的电池取出，并放入25℃±5℃环境内进行24h±6h常温静置，促进电池冷却与电压稳定；第四步，将常温静置冷却后的电池取出，进行IR/OCV1测试，记录电池电压、内阻数据并上传至MES系统；第五步，将IR/OCV1测试完毕的电池放入25℃±5℃环境内进行72h±6h常温老化，将电池电压差异放大化，便于自放电筛选；第六步，将常温静置冷却后的电池取出，进行IR/OCV2测试。

该专利仅通过高温搁置测试电压，通过电压差异来筛选电池自放电。申请专利通过高低温、深度充放电和特定段电压特点来筛选，方法存在不同。效果存在差异。

发明内容

本发明提供一种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法。解决磷酸铁锂电池配组自放电率一致性难以有效确定的问题。使磷酸铁锂电池配组一致性有较大的提高，避免一致性差的电池配组使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法，其特征是在磷酸铁锂电池进行注液封口后，通过高低温循环搁置，使电池内部经过几次收缩膨胀过程，再进行化成分容，通过恒流恒压充电、高温搁置、自放电率的计算，确定电池自放电率并进行筛选，具体步骤如下：

步骤1、高低温搁置：电池注液封口后在高温搁置一段时间后，然后电池在低温下搁置一端时间，最后在高温环境下搁置一段时间。

步骤2、化成分容：首先恒流0.15C充电6小时完成化成，再通过0.5C恒流放电至2.0V，然后再通过0.5C充电至3.7V，在3.7V转为恒压充电至0.01C截止，完成充电，电池在高温下搁置24~48小时。

步骤3、恒流恒压充电，电池0.5C恒流放电至2.0V，然后电池0.2~0.5C恒流充到3.25~3.30V，在3.25~3.30V转为恒压充电至0.04C截止。

步骤4、第一次高温搁置；

步骤5、搁置完成后，测试电压V1。

步骤6、第二次高温搁置；

步骤7、搁置完成后，测试电压V2。

步骤8、自放电率（标记为k）计算，k=（V1-V2）/∆h，∆h为V1和V2测试时间差，单位为小时。

所述自放电率k≤0.1mV/h为良品电池。在同一组电池中的电池一致性要求为：自放电率差值Δk≤0.02mV/h。所述的步骤1中的高温搁置为40~55℃环境下搁置24~48小时，低温搁置为在-5~-15℃下搁置24~48小时。所述的步骤4第一次高温搁置，43±2℃高温搁置10~30小时。所述的步骤6第二次高温搁置，在40±2℃环境下，搁置10~15天。

本发明的有益技术效果是:

申请的专利主要特点是在磷酸铁锂电池进行注液封口后，通过高低温循环搁置，使电池内部经过几次收缩膨胀过程，再进行化成分容，通过恒流恒压充电、高温搁置、自放电率的计算，确定电池自放电率并进行筛选。具有以下特点：

1、电池通过高低温搁置，能预先模拟基本的使用环境，使电池通过热胀冷缩的方式，加剧电池内部微短路，有利于后期自放电筛选。

2、通过深度充放电（3.7V~2.0V），使电池在满电和馈电状态下的膨胀和收缩更彻底，有利于后期自放电的筛选。

3、高温搁置有益于锂离子电池电解液的浸润。

通过恒流恒压充电至3.25~3.30V，利用该电压段电压曲线斜率高的特点，便于电池自放电一致性的筛选。有效提高了磷酸铁锂电池组合自放电率的一致性。

综合以上发明专利，申请专利针对电池自放电评估方面，应用前景良好，属于测试方法优化创新发明。

具体实施方式

实施例1

以圆柱形磷酸铁锂电池18650-1500mAh-3.2V型号为例，具体步骤如下：

（1）高低温搁置：电池注液封口后在高温45℃环境下搁置36小时。然后电池在-10℃下搁置36小时。最后在高温40℃环境下搁置24小时。

（2）化成分容，首先0.15C恒流充电6小时完成化成，再通过0.5C恒流放电至2.0V。然后再通过0.5C充电至3.7V，在3.7V转为恒压充电至0.01C截止，完成充电。电池在高温下搁置48小时。

（3）恒流恒压充电，电池0.5C恒流放电至2.0V，然后电池0.3C恒流充到3.28V，在3.28V转为恒压充电至0.04C截止。

（4）第一次高温搁置，43±2℃高温搁置16小时。

（5）搁置完成后，测试电压V₁，如表1所示。

（6）第二次高温搁置，在40±2℃环境下，搁置12天；

（7）搁置完成后，测试电压V₂如表1所示。

（8）自放电率（标记为k）计算，k=（V₁-V₂）/∆h，如表1所示。可以看出22#和24#电池，k＞0.1mV/h为不良品电池。可有效挑出不良品电池，避免自放电大的电池在组合中影响整个电池组的性能。

表1 18650-1500mAh-3.2V电池电压跟踪表

实施例2

以圆柱形磷酸铁锂电池26650-3200mAh-3.2V型号为例，具体步骤如下：

（1）高低温搁置：电池注液封口后在高温50℃环境下搁置24小时。然后电池在-10℃下搁置24小时。最后在高温45℃环境下搁置24小时。

（2）化成分容，首先0.15C恒流充电6小时完成化成，再通过0.5C恒流放电至2.0V。然后再通过0.5C充电至3.7V，在3.7V转为恒压充电至0.01C截止，完成充电。电池在高温下搁置36小时。

（3）恒流恒压充电，电池0.5C恒流放电至2.0V，然后电池0.3C恒流充到3.26V，在3.26V转为恒压充电至0.04C截止。

（4）第一次高温搁置，43±2℃高温搁置24小时。

（5）搁置完成后，测试电压V₁，如表2所示。

（6）第二次高温搁置，在40±2℃环境下，搁置14天；

（7）搁置完成后，测试电压V₂如表2所示。

（8）自放电率（标记为k）计算，k=（V₁-V₂）/∆h，如表2所示。

可以看出9#和23#电池，k＞0.1mV/h为不良品电池。

表2 26650-3200mAh-3.2V电池电压跟踪表

Claims

1.一种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法，其特征是在磷酸铁锂电池进行注液封口后，通过高低温循环搁置，使电池内部经过几次收缩膨胀过程，再进行化成分容，通过恒流恒压充电、高温搁置、自放电率的计算，确定电池自放电率并进行筛选，具体步骤如下：

步骤1、高低温搁置：电池注液封口后在高温搁置一段时间后，然后电池在低温下搁置一端时间，最后在高温环境下搁置一段时间，

步骤2、化成分容：首先恒流0.15C充电6小时完成化成，再通过0.5C恒流放电至2.0V，然后再通过0.5C充电至3.7V，在3.7V转为恒压充电至0.01C截止，完成充电，电池在高温下搁置24~48小时，步骤3、恒流恒压充电，电池0.5C恒流放电至2.0V，然后电池0.2~0.5C恒流充到3.25~3.30V，在3.25~3.30V转为恒压充电至0.04C截止，步骤4、第一次高温搁置；步骤5、搁置完成后，测试电压V1，步骤6、第二次高温搁置；

步骤7、搁置完成后，测试电压V2，步骤8、自放电率（标记为k）计算，k=（V1-V2）/∆h，∆h为V1和V2测试时间差，单位为小时。

2.根据权利要求1所述种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法，所述自放电率k≤0.1mV/h为良品电池，在同一组电池中的电池一致性要求为：自放电率差值Δk≤0.02mV/h。

3.根据权利要求1所述种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法，所述的步骤1中的高温搁置为40~55℃环境下搁置24~48小时，低温搁置为在-5~-15℃下搁置24~48小时。

4.根据权利要求1所述种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法，所述的步骤4第一次高温搁置，43±2℃高温搁置10~30小时。

5.根据权利要求1所述种磷酸铁锂电池自放电一致性筛选方法，所述的步骤6第二次高温搁置，在40±2℃环境下，搁置10~15天。