CN109596987A - 锂离子电池日历寿命测试方法 - Google Patents

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吴风霞
张天赐
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池日历寿命测试方法，包含了交流内阻测试、定容测试、直流内阻测试、HPPC测试及调节SOC，综合考虑了锂电池搁置的常规温度及SOC，故实验因素较全面、测试方法完善，便于锂电池后期的寿命研究。另外，由于锂电池寿命的测试周期较长，故测试过程中室温波动较大，因此为了保证测试结果的准确度，所有的测试均在23±2℃恒温箱中进行，从而确保测试结果的准确度。

Description

锂离子电池日历寿命测试方法
技术领域
本发明属于锂离子电池测试技术领域，具体涉及一种锂离子电池日历寿命测试方法。
背景技术
随着科技的不断发展以及环境和能源危机的不断加重，新能源汽车的应用也越来越广泛。动力电池是新能源汽车中常用的动力来源，是汽车中最重要的部件之一，动力电池性能的好坏直接影响汽车的续航能力和安全性。
锂离子电池日历寿命是衡量电池性能的一项重要指标。如中国发明专利申请(申请号201610384214.2、申请日2016.5.27)提供了一种动力锂离子电池日历寿命测试方法，此测试方法考虑了存储温度T与SOC的影响，但此测试方法仅仅进行了放电容量测试，仅能得到容量衰减与存储温度T、SOC及t的关系，故此测试方法中的测试项不够全面。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种综合考虑锂电池搁置时间、常规温度及SOC的锂离子电池日历寿命测试方法。
为实现上述目的，本发明所设计的锂离子电池日历寿命测试方法，包括如下步骤：
1)选取同批次化成后的若干支电池作为待测试电池，然后将待测试电池平分为A1％SOC、A2％SOC、A3％SOC、……、Ax％SOC的x大组，并且每大组下分T1℃、T2℃、T3℃、……、Ty℃的y小组，其中，0≤A1＜A2≤A3＜……＜Ax，T1＜T2＜T3＜……Ty＜100，x、y均是大于1的自然数；
2)交流内阻测试，采用内阻仪对每支待测试电池进行ACR测试，并记录每支待测试电池的交流内阻与对应的电压值；
3)定容测试，对每支待测试电池在23±2℃恒温箱中进行定容测试，取每支待测试电池的多次放电容量之和的平均值作为每支待测试电池的实际容量值，由每支待测试电池的实际容量值得到每支待测试电池的实际1C值；
4)直流内阻测试，对每支待测试电池在23±2℃恒温箱中进行DCR测试；
5)HPPC测试，对每支待测试电池在23±2℃恒温箱中进行HPPC测试；
6)调节SOC，调整SOC至实验目标值n％；
7)恒温存储，把每支待测试电池放在恒温箱中存储，恒温箱的温度取对应待测试电池标贴上的T值；
8)23±2℃恒温中搁置；
9)重复步骤2)～步骤8)，直到步骤3)测试的容量值为第一次定容测试容量值的80％时，结束实验。
进一步地，所述步骤1)中，每一小组中至少有三支待测试电池，并对每支待测试电池贴上实验条件标记(Ax％SOC、Ty℃)。
进一步地，所述步骤3)中，具体测试过程为：
3a)搁置10min；
3b)1C恒流放电，截止电压2V；
3c)搁置30min；
3d)1C恒流恒压充电，截止电压3.65V，截止电流0.02C；
3e)搁置30min；
3f)1C恒流放电，截止电压2V；
3g)循环步骤3c)～步骤3f)多次；
3h)搁置10min，结束定容测试，取步骤3f)的多次放电容量之和的平均值作为待测试电池的实际容量值，由此待测试电池的实际容量值得到待测试电池的实际1C值。
进一步地，所述步骤4)中，具体过程为：
4a)搁置10min；
4b)1C恒流恒压充电，截止电压为待测试电池的上限电压，截止电流0.02C；
4c)搁置1h；
4d)1.5C恒流放电10s，截止电压为待测试电池的下限电压；
4e)搁置40s；
4f)1.5C恒流充电10s，截止电压为待测试电池的上限电压；
4g)1C恒流放电6min，截止电压为待测试电池的下限电压；
4h)搁置1h；
4i)循环步骤4d)～步骤4h)十次；
且步骤中的1C值为步骤3)中定容测试的实际1C值；
DCR测试结果数据的处理：针对Ax％SOC，记步骤4c)、4d)、4e)、4f)结束时电池电压分别为V1、V2、V3、V4，放电过程DCR＝(V1-V2)/1.5C、充电过程DCR＝(V4-V3)/1.5C；按照此方法，计算得到90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％SOC状态下的1.5C10s放电与充电的DCR值。
进一步地，所述步骤5)中，具体过程为：
5a)搁置10min；
5b)1C恒流恒压充电，截止电压3.65V，截止电流0.02C；
5c)搁置1h；
5d)1C恒流放电6min，截止电压2V；
5e)搁置1h；
5f)4C恒流放电10s，截止电压2V；
5g)搁置40s；
5h)3C恒流充电10s，截止电压3.65V；
5i)1C恒流放电350s，截止电压2V；
5j)搁置1h；
5k)循环步骤5f)～步骤5j)九次；
5l)1C恒流放电，截止电压2V；
5m)搁置10min，结束HPPC测试；
其中，步骤中的1C值为步骤3)中定容测试的实际1C值，且步骤5f)～5j)净放电10％；
HPPC测试结果数据的处理：针对Ax％SOC，记步骤5e)、5f)、5g)、5h)结束时电池电压分别为V5、V6、V7、V8，放电过程DCR＝(V5-V6)/4C、P＝(V5-Vlow)×Vlow/DCR；充电过程DCR＝(V8-V7)/3C、P＝(Vhigh-V7)×Vhigh/DCR；其中Vlow、Vhigh分别为待测试电池截止电压下限值和截止电压上限值，4C、3C分别为放电与充电的电流值，按照此方法，计算得到90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％SOC状态下的脉冲DCR与P值。
进一步地，所述步骤6)中，具体过程为：在23±2℃恒温箱中对每支待测试电池先搁置10分钟，然后1C恒流恒压充满，搁置1小时后1C放电t分钟，t＝(1-n％)×60，n％为该待测试电池标贴上的SOC值，1C值为步骤3)中定容测试的实际1C值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明锂离子电池日历寿命测试方法综合考虑了锂电池搁置的常规温度及SOC，故实验因素较全面、测试方法完善，包含了ACR测试、定容测试、DCR测试与HPPC测试，便于锂电池后期的寿命研究。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
锂离子电池日历寿命测试方法，包括以下步骤：
1)选取同批次化成后的若干支电池作为待测试电池，然后将待测试电池平分为A1％SOC、A2％SOC、A3％SOC、……、Ax％SOC的x大组，并且每大组下分T1℃、T2℃、T3℃、……、Ty℃的y小组，其中，0≤A1＜A2≤A3＜……＜Ax，T1＜T2＜T3＜……Ty＜100，x、y均是大于1的自然数，且每一小组中至少有三支待测试电池，并对每支待测试电池贴上实验条件标记(Ax％SOC、Ty℃)；
2)交流内阻(ACR)测试，采用内阻仪对每支待测试电池进行ACR测试，并记录每支待测试电池的交流内阻与对应的电压值；
3)定容测试，对每支待测试电池在23±2℃恒温箱中进行定容测试，取每支待测试电池的多次放电容量之和的平均值作为每支待测试电池的实际容量值，由每支待测试电池的实际容量值得到每支待测试电池的实际1C值；
具体测试过程为：
3a)搁置10min；
3b)1C恒流放电，截止电压2V；
3c)搁置30min；
3d)1C恒流恒压充电，截止电压3.65V，截止电流0.02C；
3e)搁置30min；
3f)1C恒流放电，截止电压2V；
3g)循环步骤3c)～步骤3f)多次；
3h)搁置10min，结束定容测试，取步骤3f)的多次放电容量之和的平均值作为待测试电池的实际容量值，由此待测试电池的实际容量值得到待测试电池的实际1C值，如实际容量值为27Ah，则实际1C值为27A；
4)直流内阻(DCR)测试，对每支待测试电池在23±2℃恒温箱中进行DCR测试，具体过程为：
4a)搁置10min；
4b)1C恒流恒压充电，截止电压为待测试电池的上限电压，截止电流0.02C；
4c)搁置1h；
4d)1.5C恒流放电10s，截止电压为待测试电池的下限电压；
4e)搁置40s；
4f)1.5C恒流充电10s，截止电压为待测试电池的上限电压；
4g)1C恒流放电6min，截止电压为待测试电池的下限电压；
4h)搁置1h；
4i)循环步骤4d)～步骤4h)十次；
且步骤中的1C值为步骤3)中定容测试的实际1C值；
DCR测试结果数据的处理：针对Ax％SOC，记步骤4c)、4d)、4e)、4f)结束时电池电压分别为V1、V2、V3、V4，放电过程DCR＝(V1-V2)/1.5C、充电过程DCR＝(V4-V3)/1.5C；按照此方法，计算得到90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％SOC状态下的1.5C10s放电与充电的DCR值；
5)HPPC测试，对每支待测试电池在23±2℃恒温箱中进行HPPC测试，具体过程为：
5a)搁置10min；
5b)1C恒流恒压充电，截止电压3.65V，截止电流0.02C；
5c)搁置1h；
5d)1C恒流放电6min，截止电压2V；
5e)搁置1h；
5f)4C恒流放电10s，截止电压2V；
5g)搁置40s；
5h)3C恒流充电10s，截止电压3.65V；
5i)1C恒流放电350s，截止电压2V；
5j)搁置1h；
5k)循环步骤5f)～步骤5j)九次；
5l)1C恒流放电，截止电压2V；
5m)搁置10min，结束HPPC测试；
其中，步骤中的1C值为步骤3)中定容测试的实际1C值，且步骤5f)～5j)净放电10％；
HPPC测试结果数据的处理：针对Ax％SOCSOC，记步骤5e)、5f)、5g)、5h)结束时电池电压分别为V5、V6、V7、V8，放电过程DCR＝(V5-V6)/4C、P＝(V5-Vlow)×Vlow/DCR；充电过程DCR＝(V8-V7)/3C、P＝(Vhigh-V7)×Vhigh/DCR；其中Vlow、Vhigh分别为待测试电池截止电压下限值和截止电压上限值，4C、3C分别为放电与充电的电流值，按照此方法，计算得到90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％SOC状态下的脉冲DCR与P值；
6)调节SOC，调整SOC至实验目标值n％的具体过程为：
在23±2℃恒温箱中对每支待测试电池先搁置10分钟，然后1C恒流恒压充满，搁置1小时后1C放电t分钟，t＝(1-n％)×60，n％为该待测试电池标贴上的SOC值，1C值为步骤3)中定容测试的实际1C值；
7)恒温存储，把每支待测试电池放在恒温箱中存储1个月，恒温箱的温度取对应待测试电池标贴上的T值；
8)23±2℃恒温中搁置8小时，以便后续的测试；
9)重复步骤2)～步骤8)，直到步骤3)测试的容量值为第一次定容测试容量值的80％时，结束实验。
由于锂电池寿命的测试周期较长，故测试过程中室温波动较大，因此为了保证测试结果的准确度，上述所有的测试均在23±2℃恒温箱中进行，从而确保测试结果的准确度。
本发明锂离子电池日历寿命测试方法综合考虑了锂电池搁置的常规温度及SOC，故实验因素较全面、测试方法完善，包含了ACR测试、定容测试、DCR测试与HPPC测试：定容测试可以得到锂电池存储过程中，容量衰减的变化规律，即容量衰减与搁置温度T、SOC及t的关系；DCR测试可以得到锂电池存储过程中，DCR增加的变化规律，即DCR与搁置温度T、SOC及t的关系；HPPC测试可以得到锂电池存储过程中，功率衰减的变化规律，即功率与搁置温度T、SOC及t的关系；此外，综合定容测试与DCR测试的结果数据，还可以得到锂电池存储过程中容量与内阻间的关系；综合定容测试与HPPC测试，可以得到锂电池存储过程中容量与功率间的关系；综合DCR测试与HPPC测试，可以得到电池存储过程中内阻与功率间的关系。

Claims (6)

1.一种锂离子电池日历寿命测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)选取同批次化成后的若干支电池作为待测试电池，然后将待测试电池平分为A1％SOC、A2％SOC、A3％SOC、……、Ax％SOC的x大组，并且每大组下分T1℃、T2℃、T3℃、……、Ty℃的y小组，其中，0≤A1＜A2≤A3＜……＜Ax，T1＜T2＜T3＜……Ty＜100，x、y均是大于1的自然数；
2)交流内阻测试，采用内阻仪对每支待测试电池进行ACR测试，并记录每支待测试电池的交流内阻与对应的电压值；
3)定容测试，对每支待测试电池在23±2℃恒温箱中进行定容测试，取每支待测试电池的多次放电容量之和的平均值作为每支待测试电池的实际容量值，由每支待测试电池的实际容量值得到每支待测试电池的实际1C值；
4)直流内阻测试，对每支待测试电池在23±2℃恒温箱中进行DCR测试；
5)HPPC测试，对每支待测试电池在23±2℃恒温箱中进行HPPC测试；
6)调节SOC，调整SOC至实验目标值n％；
7)恒温存储，把每支待测试电池放在恒温箱中存储，恒温箱的温度取对应待测试电池标贴上的T值；
8)23±2℃恒温中搁置；
9)重复步骤2)～步骤8)，直到步骤3)测试的容量值为第一次定容测试容量值的80％时，结束实验。
2.根据权利要求1所述锂离子电池日历寿命测试方法，其特征在于：所述步骤1)中，每一小组中至少有三支待测试电池，并对每支待测试电池贴上实验条件标记(Ax％SOC、Ty℃)。
3.根据权利要求1所述锂离子电池日历寿命测试方法，其特征在于：所述步骤3)中，具体测试过程为：
3a)搁置10min；
3b)1C恒流放电，截止电压2V；
3c)搁置30min；
3d)1C恒流恒压充电，截止电压3.65V，截止电流0.02C；
3e)搁置30min；
3f)1C恒流放电，截止电压2V；
3g)循环步骤3c)～步骤3f)多次；
3h)搁置10min，结束定容测试，取步骤3f)的多次放电容量之和的平均值作为待测试电池的实际容量值，由此待测试电池的实际容量值得到待测试电池的实际1C值。
4.根据权利要求1所述锂离子电池日历寿命测试方法，其特征在于：所述步骤4)中，具体过程为：
4a)搁置10min；
4b)1C恒流恒压充电，截止电压为待测试电池的上限电压，截止电流0.02C；
4c)搁置1h；
4d)1.5C恒流放电10s，截止电压为待测试电池的下限电压；
4e)搁置40s；
4f)1.5C恒流充电10s，截止电压为待测试电池的上限电压；
4g)1C恒流放电6min，截止电压为待测试电池的下限电压；
4h)搁置1h；
4i)循环步骤4d)～步骤4h)十次；
且步骤中的1C值为步骤3)中定容测试的实际1C值；
DCR测试结果数据的处理：针对Ax％SOC，记步骤4c)、4d)、4e)、4f)结束时电池电压分别为V1、V2、V3、V4，放电过程DCR＝(V1-V2)/1.5C、充电过程DCR＝(V4-V3)/1.5C；按照此方法，计算得到90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％SOC状态下的1.5C10s放电与充电的DCR值。
5.根据权利要求1所述锂离子电池日历寿命测试方法，其特征在于：所述步骤5)中，具体过程为：
5a)搁置10min；
5b)1C恒流恒压充电，截止电压3.65V，截止电流0.02C；
5c)搁置1h；
5d)1C恒流放电6min，截止电压2V；
5e)搁置1h；
5f)4C恒流放电10s，截止电压2V；
5g)搁置40s；
5h)3C恒流充电10s，截止电压3.65V；
5i)1C恒流放电350s，截止电压2V；
5j)搁置1h；
5k)循环步骤5f)～步骤5j)九次；
5l)1C恒流放电，截止电压2V；
5m)搁置10min，结束HPPC测试；
其中，步骤中的1C值为步骤3)中定容测试的实际1C值，且步骤5f)～5j)净放电10％；
HPPC测试结果数据的处理：针对Ax％SOC，记步骤5e)、5f)、5g)、5h)结束时电池电压分别为V5、V6、V7、V8，放电过程DCR＝(V5-V6)/4C、P＝(V5-Vlow)×Vlow/DCR；充电过程DCR＝(V8-V7)/3C、P＝(Vhigh-V7)×Vhigh/DCR；其中Vlow、Vhigh分别为待测试电池截止电压下限值和截止电压上限值，4C、3C分别为放电与充电的电流值，按照此方法，计算得到90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％SOC状态下的脉冲DCR与P值。
6.根据权利要求1所述锂离子电池日历寿命测试方法，其特征在于：所述步骤6)中，具体过程为：在23±2℃恒温箱中对每支待测试电池先搁置10分钟，然后1C恒流恒压充满，搁置1小时后1C放电t分钟，t＝(1-n％)×60，n％为该待测试电池标贴上的SOC值，1C值为步骤3)中定容测试的实际1C值。
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