CN109530275A - 退役电池分选方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种退役电池分选方法及系统,包括：将多个退役电池放电至电压下限，对所述电池充电至电压上限，测量所述电池的开路电压和定频内阻；将所述电池放电到指定电压，记录第一电压，利用脉冲电流对所述电池放电，记录放电末期的第二电压，计算所述电池的直流内阻；所述电池继续放电至电压下限，记录所述电池整个放电过程的放电能量，计算所述电池的充放电能量效率；将所述开路电压、定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率分别与对应的阈值作比较，将不在阈值范围内的电池剔除；对均在各个阈值范围内的电池进行梯次利用。本发明有利于提升退役电池的使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及退役电池递次利用的技术领域，尤其是指一种退役电池分选方法及系统。
背景技术
在国家的大力支持下，我国新能源汽车产业发展迅速，锂离子动力蓄电池作为一种绿色环保电池，具有高能量密度、高工作电压、高安全性能和长使用寿命等优点，在便携式电子设备、电动汽车等新能源储能方面显示出优越的前景。随着电动汽车的产业化发展，动力锂电池的产量也随之大幅提高，动力锂电池的使用寿命大约为20年，但是在使用了3-5年后，动力锂电池的性能就会衰减，一旦电池容量衰减到初始容量的80％以下，电动汽车的续航里程就会明显减少，因此通常情况下，为确保汽车的安全性以及使用性能，电动汽车厂商要求当动力电池的容量衰减至70％-80％时就要替换，一旦废弃的锂电池不能得到有效地回收处理，不仅会造成资源浪费，对环境污染也尤为严重，并且退役动力锂电池仍有一定的剩余容量和使用寿命，仍然可以在其他领域进一步使用，如用于电动自行车、游览车等的电源，一般生活照明电源，或者用于电力储能，包括可再生能源输出功率平滑、偏远地区分布式供电、充换电站储能、电能质量调节等领域。
由于目前行业内对退役电池的处理，存在行业政策法规体系不完善、行业发展不规范、市场不成熟以及回收成本高的问题,现有市场上电池在尺寸、结构等方面没有统一的标准，造成电池拆解较为复杂，效率低下，回收处理工艺成本高。同时由于报废电池的再利用必须经过品质检测和状态评估，而前期电池一致性差，缺乏完整的数据记录，设备和人工成本较高，电池的一致性和可靠性也无法保障，电池回收的经济性和安全性较低。目前退役电池处理的方式主要有：1)直接将整个电池包用于微网储能系统，整个电池包直接使用二次使用成本较低，但会存在有部分电池衰减较为严重，导致整个电池包的使用寿命很短；2)拆解为单体电池，进行二次成组使用，拆解为单体进行二次成组使用能够实现对每支单体电池的状态评估，二次使用时可靠性高，但会存在成本高的问题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中电池的一致性和可靠性差，且电池回收的经济性和安全性较低的问题，从而提供一种有效保障电池的一致性和可靠性，电池回收的经济性和安全性较高的退役电池分选方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明的一种退役电池分选方法，包括如下步骤：将多个退役电池放电至电压下限，对所述电池充电至电压上限，记录电池的充电能量，静置第一时间，测量所述电池的开路电压和定频内阻；将所述电池放电到指定电压，静置第二时间，记录第一电压，利用脉冲电流对所述电池放电，静置第三时间，记录放电末期的第二电压，根据所述第一电压和所述第二电压计算所述电池的直流内阻；所述电池继续放电至电压下限，记录所述电池整个放电过程的放电能量，根据所述放电能量计算所述电池的充放电能量效率；将所述开路电压、定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率分别与对应的阈值作比较，将不在阈值范围内的电池剔除；对均在各个阈值范围内的电池进行梯次利用。
在本发明的一个实施例中，所述电池的直流内阻的计算方法为：利用所述第一电压与所述第二电压的差除以所述脉冲电流。
在本发明的一个实施例中，所述充放电能量效率的计算方法为：将所述放电能量除以所述充电能量，再乘以百分数。
在本发明的一个实施例中，所述阈值包括第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值以及第五阈值，其中所述开路电压与所述第一阈值作比较；所述定频内阻与所述第二阈值作比较；所述放电能量与所述第三阈值作比较；所述直流内阻与所述第四阈值作比较；所述充放电能量效率与所述第五阈值作比较。
在本发明的一个实施例中，所述开路电压与所述第一阈值作比较时，若所述开路电压低于所述第一阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；所述定频内阻与所述第二阈值作比较，若所述定频内阻大于所述第二阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；所述放电能量与所述第三阈值作比较，若所述放电能量小于所述第三阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；所述直流内阻与所述第四阈值作比较，若所述直流内阻大于所述第四阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；所述充放电能量效率与所述第五阈值作比较，若所述充放电能量效率低于所述第五阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；将同时满足所述开路电压高于所述第一阈值、所述定频内阻小于所述第二阈值、所述放电能量大于所述第三阈值、所述直流内阻小于所述第四阈值、所述充放电能量效率高于所述第五阈值的电池进行梯次利用。
在本发明的一个实施例中，将同时满足所述开路电压高于所述第一阈值、所述定频内阻小于所述第二阈值、所述放电能量大于所述第三阈值、所述直流内阻小于所述第四阈值、所述充放电能量效率高于所述第五阈值的电池进行梯次利用时，将每组电池按照极差进行分选配组。
在本发明的一个实施例中，将每组电池按照极差进行分选配组的方法为：将同时满足所述开路电压极差小于第一阀值值、定频内阻极差小于第二阀值、放电能量极差小于第三阀值、直流内阻极差小于第四阀值、所述充放电能量效率极差小于第五阀值的电池归为优选电池。
在本发明的一个实施例中，所述测量所述电池的开路电压和定频内阻之前，所述电池静置第一时间。
在本发明的一个实施例中，所述记录第一电压前，所述电池静置第二时间；所述记录放电末期的第二电压前，所述电池静置第三时间。
本发明还提供一种退役电池分选系统，包括退役电池参量测试模块以及电池分选模块，其中所述退役电池参量测试模块用于将多个退役电池放电至电压下限，对所述电池充电至电压上限，记录电池的充电能量，静置第一时间，测量所述电池的开路电压和定频内阻；将所述电池放电到指定电压，静置第二时间，记录第一电压，利用脉冲电流对所述电池放电，静置第三时间，记录放电末期的第二电压，根据所述第一电压和所述第二电压计算所述电池的直流内阻；所述电池继续放电至电压下限，记录所述电池整个放电过程的放电能量，根据所述放电能量计算所述电池的充放电能量效率；所述电池分选模块用于将所述开路电压、定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率分别与对应的阈值作比较，将不在阈值范围内的电池剔除；对均在各个阈值范围内的电池进行梯次利用。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的退役电池分选方法及系统，由于基于电池在削峰填谷下的应用工况，以退役动力电池的开路电压、满电态下的定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率为参量，进行退役动力电池的分选，因此有利于提升在该工况下退役电池的使用性能，有效保障电池的一致性和可靠性，提高电池回收的经济性和安全性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明退役电池分选方法的流程图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种退役电池分选方法，包括如下步骤：步骤S1：将多个退役电池放电至电压下限，对所述电池充电至电压上限，记录电池的充电能量，测量所述电池的开路电压和定频内阻；步骤S2：将所述电池放电到指定电压，记录第一电压，利用脉冲电流对所述电池放电，记录放电末期的第二电压，根据所述第一电压和所述第二电压计算所述电池的直流内阻；步骤S3：所述电池继续放电至电压下限，记录所述电池整个放电过程的放电能量，根据所述放电能量计算所述电池的充放电能量效率；步骤S4: 将所述开路电压、定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率分别与对应的阈值作比较，将不在阈值范围内的电池剔除；对均在各个阈值范围内的电池进行梯次利用。
本实施例所述退役电池分选方法，所述步骤S1中，将多个退役电池放电至电压下限，对所述电池充电至电压上限，记录电池的充电能量，从而有利于测量所述电池的开路电压和定频内阻；所述步骤S2中，将所述电池放电到指定电压，记录第一电压，利用脉冲电流对所述电池放电，记录放电末期的第二电压，根据所述第一电压和所述第二电压计算所述电池的直流内阻，从而准确的获取直流内阻；所述步骤S3中，所述电池继续放电至电压下限，记录所述电池整个放电过程的放电能量，根据所述放电能量计算所述电池的充放电能量效率，从而准确的获取充放电能量效率；所述步骤S4中，将所述开路电压、定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率分别与对应的阈值作比较，将不在阈值范围内的电池剔除；对均在各个阈值范围内的电池进行梯次利用，由于基于电池在削峰填谷下的应用工况，以退役动力电池的开路电压、满电态下的定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率为参量，进行退役动力电池的分选，因此有利于提升在该工况下退役电池的使用性能，有效保障电池的一致性和可靠性，提高电池回收的经济性和安全性。
所述步骤S1中，由于所述电池的充放电倍率较低，因此所述退役动力电池以额定容量的0.2-0.5C倍率放电至电压下限。其中磷酸铁锂、石墨体系电池电压下限设定为2.5V，三元材料、石墨体系电池电压下限设定为2.8V。所述电池以0.2-0.5C倍率充电至电压上限，记录所述电池的充电能量为E1，其中磷酸铁锂、石墨体系电池电压上限设定为3.65V，三元材料、石墨体系电池电压上限设定为4.2V。所述测量所述电池的开路电压和定频内阻之前，所述电池静置第一时间，从而有利于在电压稳定后，测量所述电池的开路电压和定频内阻。具体地，静置60分钟，测量所述电池的开路电压和1000Hz下的定频内阻，其中开路电压设为Vo，交流内阻记设为R。
所述步骤S2中，所述电池以0.2-0.5C倍率放电到指定电压，所述记录第一电压前，所述电池静置第二时间，从而有利于在电压稳定后，记录第一电压。具体地，静置30分钟，记录此时的第一电压V1；其中磷酸铁锂、石墨体系电池放电到3.15V，三元材料、石墨体系电池放电到3.55V。以1.5-2C倍率的脉冲电流对所述电池放电15-30秒，所述记录放电末期的第二电压前，所述电池静置第三时间，从而有利于在电压稳定后，记录放电末期的第二电压。具体地，静置10分钟，记录放电末期的第二电压V2。所述电池的直流内阻的计算方法为：利用所述第一电压V1与所述第二电压V2的差除以所述脉冲电流。具体地，计算所述电池的直流内阻DCIR，且计算方法为DCIR=（V1-V2）/脉冲电流。
所述步骤S3中，所述电池继续以0.2-0.5C倍率放电到电压下限，记录电池整个放电过程（含脉冲放电）的放电能量E2，所述充放电能量效率η的计算方法为：将所述放电能量E2除以所述充电能量E1，再乘以百分数。具体地，计算所述电池的充放电能量效率η，且计算方法为η=E2/E1*100%。
所述步骤S4中，所述阈值包括第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值以及第五阈值，其中所述开路电压Vo与所述第一阈值作比较；所述定频内阻R与所述第二阈值作比较；所述放电能量E2与所述第三阈值作比较；所述直流内阻DCIR与所述第四阈值作比较；所述充放电能量效率η与所述第五阈值作比较。具体地，所述开路电压Vo与所述第一阈值作比较时，若所述开路电压Vo低于所述第一阈值，将不在阈值范围内的电池剔除。如对于开路电压Vo低于设定值的电池（其中磷酸铁锂、石墨体系电池设定值为3.38V，三元材料、石墨体系电池设定值为4.10V），认为其自放电率较大，不在该场景下进行梯次利用。所述定频内阻R与所述第二阈值作比较，若所述定频内阻R大于所述第二阈值，将不在阈值范围内的电池剔除。如对于定频内阻R大于电池出厂值R02倍的电池，不在该场景下进行梯次利用。所述放电能量E2与所述第三阈值作比较，若所述放电能量E2小于所述第三阈值，将不在阈值范围内的电池剔除。如对于放电能量E2小于电池出厂额定值E额70%的电池，不在该场景下进行梯次利用。所述直流内阻DCIR与所述第四阈值作比较，若所述直流内阻DCIR大于所述第四阈值，将不在阈值范围内的电池剔除。如对于直流内阻DCIR大于定频内阻R2倍的电池，不在该场景下进行梯次利用。所述充放电能量效率η与所述第五阈值作比较，若所述充放电能量效率η低于所述第五阈值，将不在阈值范围内的电池剔除。如对于直流内阻DCIR大于定频内阻R2倍的电池，不在该场景下进行梯次利用。如对于充放电能量效率η低于92%的电池，不在该场景下进行梯次利用。而将同时满足所述开路电压Vo高于所述第一阈值、所述定频内阻R小于所述第二阈值、所述放电能量E2大于所述第三阈值、所述直流内阻DCIR小于所述第四阈值、所述充放电能量效率η高于所述第五阈值的电池进行梯次利用, 有效保障电池的一致性和可靠性，提高电池回收的经济性和安全性。
为了进一步保证电池的一致性，将同时满足所述开路电压Vo高于所述第一阈值、所述定频内阻R小于所述第二阈值、所述放电能量E2大于所述第三阈值、所述直流内阻DCIR小于所述第四阈值、所述充放电能量效率η高于所述第五阈值的电池进行梯次利用时，将每组电池按照极差进行分选配组，从而有利于对所述电池进行进一步优选。将每组电池按照极差进行分选配组的方法为：将同时满足所述开路电压Vo极差小于第一阀值值、定频内阻R极差小于第二阀值、放电能量E2极差小于第三阀值、直流内阻DCIR极差小于第四阀值、所述充放电能量效率η极差小于第五阀值的电池归为优选电池。具体地，将同时满足所述电池开路电压Vo极差小于50mV、所述定频内阻极差小于15%、所述放电能量E2极差小于5%、所述直流内阻DCIR极差小于20%、所述充放电能量效率η极差小于1.5%的所有电池分选为优选电池，从而有利于有效保障电池的一致性和可靠性，提高电池回收的经济性和安全性。
本实施例中，所述第一阀值、第二阀值、第三阀值、第四阀值以及第五阀值是经验值。所述第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值也是经验值。所述第一时间、第二时间、第三时间也均是经验值。
实施例二
本实施例提供一种退役电池分选系统，包括退役电池参量测试模块以及电池分选模块，其中所述退役电池参量测试模块用于将多个退役电池放电至电压下限，对所述电池充电至电压上限，记录电池的充电能量，静置第一时间，测量所述电池的开路电压和定频内阻；将所述电池放电到指定电压，静置第二时间，记录第一电压，利用脉冲电流对所述电池放电，静置第三时间，记录放电末期的第二电压，根据所述第一电压和所述第二电压计算所述电池的直流内阻；所述电池继续放电至电压下限，记录所述电池整个放电过程的放电能量，根据所述放电能量计算所述电池的充放电能量效率；所述电池分选模块用于将所述开路电压、定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率分别与对应的阈值作比较，将不在阈值范围内的电池剔除；对均在各个阈值范围内的电池进行梯次利用。
本实施例所述退役电池分选系统，包括退役电池参量测试模块以及电池分选模块，其中所述退役电池参量测试模块用于将多个退役电池放电至电压下限，对所述电池充电至电压上限，记录电池的充电能量，静置第一时间，测量所述电池的开路电压和定频内阻；将所述电池放电到指定电压，静置第二时间，记录第一电压，利用脉冲电流对所述电池放电，静置第三时间，记录放电末期的第二电压，根据所述第一电压和所述第二电压计算所述电池的直流内阻；所述电池继续放电至电压下限，记录所述电池整个放电过程的放电能量，根据所述放电能量计算所述电池的充放电能量效率；所述电池分选模块用于将所述开路电压、定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率分别与对应的阈值作比较，将不在阈值范围内的电池剔除；对均在各个阈值范围内的电池进行梯次利用，由于基于电池在削峰填谷下的应用工况，以退役动力电池的开路电压、满电态下的定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率为参量，进行退役动力电池的分选，因此有利于提升在该工况下退役电池的使用性能，有效保障电池的一致性和可靠性，提高电池回收的经济性和安全性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种退役电池分选方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：将多个退役电池放电至电压下限，对所述电池充电至电压上限，记录电池的充电能量，测量所述电池的开路电压和定频内阻；
步骤S2：将所述电池放电到指定电压，记录第一电压，利用脉冲电流对所述电池放电，记录放电末期的第二电压，根据所述第一电压和所述第二电压计算所述电池的直流内阻；
步骤S3：所述电池继续放电至电压下限，记录所述电池整个放电过程的放电能量，根据所述放电能量计算所述电池的充放电能量效率；
步骤S4：将所述开路电压、定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率分别与对应的阈值作比较，将不在阈值范围内的电池剔除；对均在各个阈值范围内的电池进行梯次利用。
2.根据权利要求1所述退役电池分选方法，其特征在于：所述电池的直流内阻的计算方法为：利用所述第一电压与所述第二电压的差除以所述脉冲电流。
3.根据权利要求1所述退役电池分选方法，其特征在于：所述充放电能量效率的计算方法为：将所述放电能量除以所述充电能量，再乘以百分数。
4.根据权利要求1所述退役电池分选方法，其特征在于：所述阈值包括第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值以及第五阈值，其中所述开路电压与所述第一阈值作比较；所述定频内阻与所述第二阈值作比较；所述放电能量与所述第三阈值作比较；所述直流内阻与所述第四阈值作比较；所述充放电能量效率与所述第五阈值作比较。
5.根据权利要求4所述退役电池分选方法，其特征在于：所述开路电压与所述第一阈值作比较时，若所述开路电压低于所述第一阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；所述定频内阻与所述第二阈值作比较，若所述定频内阻大于所述第二阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；所述放电能量与所述第三阈值作比较，若所述放电能量小于所述第三阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；所述直流内阻与所述第四阈值作比较，若所述直流内阻大于所述第四阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；所述充放电能量效率与所述第五阈值作比较，若所述充放电能量效率低于所述第五阈值，将不在阈值范围内的电池剔除；将同时满足所述开路电压高于所述第一阈值、所述定频内阻小于所述第二阈值、所述放电能量大于所述第三阈值、所述直流内阻小于所述第四阈值、所述充放电能量效率高于所述第五阈值的电池进行梯次利用。
6.根据权利要求5所述退役电池分选方法，其特征在于：将同时满足所述开路电压高于所述第一阈值、所述定频内阻小于所述第二阈值、所述放电能量大于所述第三阈值、所述直流内阻小于所述第四阈值、所述充放电能量效率高于所述第五阈值的电池进行梯次利用时，将每组电池按照极差进行分选配组。
7.根据权利要求6所述退役电池分选方法，其特征在于：将每组电池按照极差进行分选配组的方法为：将同时满足所述开路电压极差小于第一阀值值、定频内阻极差小于第二阀值、放电能量极差小于第三阀值、直流内阻极差小于第四阀值、所述充放电能量效率极差小于第五阀值的电池归为优选电池。
8.根据权利要求1所述退役电池分选方法，其特征在于：所述测量所述电池的开路电压和定频内阻之前，所述电池静置第一时间。
9.根据权利要求1所述退役电池分选方法，其特征在于：所述记录第一电压前，所述电池静置第二时间；所述记录放电末期的第二电压前，所述电池静置第三时间。
10.一种退役电池分选系统，其特征在于：包括退役电池参量测试模块以及电池分选模块，其中所述退役电池参量测试模块用于将多个退役电池放电至电压下限，对所述电池充电至电压上限，记录电池的充电能量，静置第一时间，测量所述电池的开路电压和定频内阻；将所述电池放电到指定电压，静置第二时间，记录第一电压，利用脉冲电流对所述电池放电，静置第三时间，记录放电末期的第二电压，根据所述第一电压和所述第二电压计算所述电池的直流内阻；所述电池继续放电至电压下限，记录所述电池整个放电过程的放电能量，根据所述放电能量计算所述电池的充放电能量效率；所述电池分选模块用于将所述开路电压、定频内阻、放电能量、直流内阻、充放电能量效率分别与对应的阈值作比较，将不在阈值范围内的电池剔除；对均在各个阈值范围内的电池进行梯次利用。
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