CN109738816A - 一种锂离子电池长期存储的性能评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种锂离子电池长期存储的性能评价方法，可解决锂离子电池在长期存储过程中性能不稳定且存在安全隐患的技术问题。包括以下步骤，在室温条件下，对锂电池进行容量标定后将锂离子电池充电分别充电至不同的荷电状态,并分别在对应预设温度下存储设定时间后,取出搁置后记录电池的电压,内阻，然后进行容量标定,记录放电容量；最后分别对比上述步骤中锂离子电池存储前后的电压、内阻及放电电容，全面评价电池的自放电性能和容量衰减性。本发明通过连续改变存储条件,对比每次存储后的电池参数，全面评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减特性，为锂离子电池在实际应用过程中提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池长期存储的性能评价方法。
背景技术
在实际生产中，锂离子电池的长时间存储现象十分普遍，电池生产销售周期过程中可能出现长时间存放搁置，实际使用中有时也长期处于存储状态。然而锂离子电池在长期存储过程中，特别是在高低温环境交替变化下，荷电状态100％下电池系统处于热力学不稳定状态，会不断发生向平衡状态转变的过程，当变化积累到一定程度后，不仅会导致锂离子电池电压、内阻变化，还将影响倍率性能及安全特性。
发明内容
本发明提出的一种锂离子电池长期存储的性能评价方法，可解决锂离子电池在长期存储过程中性能不稳定且存在安全隐患的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种锂离子电池长期存储的性能评价方法，包括以下步骤：
包括以下步骤，
S100、在室温条件下，对锂电池进行容量标定，记录放电容量C1，并在存储前测试电池的电压V1,电阻R1；
S200、将锂离子电池充电至第一荷电状态,并在第一预设温度下存储设定时间T1后,取出室温下搁置5h后记录电池的电压V2,内阻R2，然后进行容量标定,记录放电容量C2；
S300、再将锂离子电池充电至第二荷电状态,并在第二预设温度下存储设定时间T2,取出室温下搁置1h后记录电池的电压V3,内阻R3，然后进行容量标定,记录放电容量C3；
S400、继续将锂离子电池充电至第三荷电状态,并在第三预设温度下存储设定时间T3,取出室温下搁后5h后记录电池的电压V4,内阻R4，然后进行容量标定,记录放电容量C4；
S500、分别对比步骤S100、步骤S200、步骤S300及步骤S400中锂离子电池存储前后的电压、内阻及放电电容，全面评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减性；其中,第一预设温度小于第二预设温度,第三预设温度大于第二预设温度。
进一步的，所述S500分别对比步骤S100、步骤S200、步骤S300及步骤S400中锂离子电池存储前后的电压、内阻及放电电容，全面评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减性；进一步包括，
比较压降变化：电压变化率：κ＝(V1-Vn)/Tb，其中n＝2,3,4，b＝1,2,3。若κ值>3mV/天,说明该锂电池自放电率较大。
比较内阻变化：内阻增长率：α＝(Rn-R1)/R1,其中n＝2,3,4。若α值>2％,说明该锂电池随着时间累积，在正、负极表面上的SEI膜厚度不断增大，更多的锂离子损失，两极的阻抗不断增加导致电池的电阻增大；
比较容量变化：容量恢复率：β＝(C1-Cn)/C1，其中n＝2,3,4。若β值>3％,说明该电池随着存储时间的延长，部分嵌入负极石墨层中的锂失去活性，变成死锂，无法通过放电回到正极，这些死锂的形成对容量变化的影响是负面的。
进一步的，所述容量标定：包括在室温下对动力锂电池进行1C恒流恒压充电，搁置1h后，进行1C恒流放电，计量放电容容量(Ah),重复两次，以第二次放电容量作为电池存储前的初始容量，并在容量标定完成后，存储前测试电池的初始电压,初始内阻。
进一步的，所述第一预设温度为0℃；所述第二预设温度25℃；所述第三预设温度为55℃。
进一步的，所述第一荷电状态(SOC)取值为SOC100％的状态，存储时间T1为14天；
所述第二荷电状态(SOC)取值为SOC100％的状态，存储时间T2为28天；
所述第三荷电状态(SOC)取值为SOC100％的状态，存储时间T3为7天。
进一步的，所述每次存储前测试电池的电压,内阻所使用的仪器为电池内阻测试仪，测试交流内阻的频率：1kHz±30Hz，测试方法为：
选择电压档位和内阻档位，同时让正极表笔接触电池正极，负极表笔接触电池负极，记录内阻仪表盘显示的电压值和内阻值，精确到小数点后三位。
进一步的，所述步骤S200将锂离子电池充电至第一荷电状态,并在第一预设温度下存储设定时间T1后与步骤S300开始之前，锂电池至少在室温下搁置8h以上。
进一步的，所述步骤S300中再将锂离子电池充电至第二荷电状态,并在第二预设温度下存储设定时间T2后与步骤S400开始之前锂电池至少在室温下搁置5h以上。
由上述技术方案可知，本发明的锂离子电池长期存储的性能评价方法通过连续改变存储条件,比较每次存储后的电池参数(Vn,Rn,Cn,n＝2,3,4)存储前的参数(V1,R1,C1)对比，全面评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减特性。为锂离子电池在实际存储及整车应用过程中提供参考。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例的锂离子电池长期存储性能的评价方法，包括以下步骤：
S100、在室温条件下，对锂电池进行容量标定，记录放电容量C1，并在存储前测试电池的电压V1,电阻R1；
S200、将锂离子电池充电至第一荷电状态,并在第一预设温度下存储设定时间T1后,取出室温下搁置后记录电池的电压V2,内阻R2，然后进行容量标定,记录放电容量C2；
S300、再将锂离子电池充电至第二荷电状态,并在第二预设温度下存储设定时间T2,取出室温下搁置后记录电池的电压V3,内阻R3，然后进行容量标定,记录放电容量C3；
S400、继续将锂离子电池充电至第三荷电状态,并在第三预设温度下存储设定时间T3,取出室温下搁后记录电池的电压V4,内阻R4，然后进行容量标定,记录放电容量C4；
S500、分别对比步骤S100、步骤S200、步骤S300及步骤S400中锂离子电池存储前后的电压、内阻及放电电容，全面评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减性；其中,第一预设温度小于第二预设温度,第三预设温度大于第二预设温度。
以下结合具体数据具体说明：
S1：在25℃条件下，锂离子电池以1C电流放电至电压为2.0V，静置1h，然后再以1C电流充电至电压为3.65V时转恒压充电，至充电电流降至0.05C时停止充电，充电后静置1h，再以1C电流放电至电压为2.0V截止，计量放电容量(Ah)，重复两次，最后满电结束。以第二次放电容量作为电池存储前的初始容量C1，并在存储前测试电池的电压V1,电阻R1,如表1所示：
表1
S2：进一步的对锂离子电池进行充电至第一荷电状态SOC100％,放入0℃恒温箱中存储14天,14天后从恒温箱取出并在室温下搁置8h后记录电池的电压V2,内阻R2，然后在室温下进行容量标定,记录放电容量C2，如表2所示：
表2
S3：在0℃条件下比较存储后的电池参数(Vn,Rn,Cn,n＝2)存储前的参数(V1,R1,C1)变化，评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减性能，包括：
比较压降变化：电压变化率：κ＝(V1-V2)/T1＝(3.449-3.445)/14＝0.28mV/天，κ值<3mV/天,电池在此荷电状态及低温下存储时自放电率较小；
比较内阻变化：内阻增长率：α＝(R2-R1)/R1＝(0.478-0.474)/0.474＝0.84％,则α值<2％,电池在此荷电状态及低温问下存储时,欧姆极化变化较小，内阻增长率较小。
比较容量变化：容量恢复率：β＝(C1-C2)/C1＝(106.23-106.11)/106.23＝0.11％，则β值<3％,电池在此荷电状态及低温问下存储时,不可循环锂损失较小。
S4：进一步的对锂离子电池进充电至第二荷电状态SOC100％,放入25℃恒温箱中存储28天,28天后从恒温箱取出并在室温下搁置1h后记录电池的电压V3,内阻R3，然后进行容量标定,记录放电容量C3，如表3所示：
表3
S5：在25℃条件下比较存储后的电池参数(Vn,Rn,Cn,n＝3)存储前的参数(V1,R1,C1)变化，评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减性能，包括：
比较压降变化：电压变化率：κ＝(V1-V3)/T2＝(3.449-3.440)/28＝0.32mV/天，κ值<3mV/天,电池在此荷电状态及室温下存储时自放电率较小；比较内阻变化：内阻增长率：α＝(R3-R1)/R1＝(0.481-0.474)/0.474＝1.62％,则α值<2％,电池在此荷电状态及室温下存储时,欧姆极化变化较小，内阻增长率较小。
比较容量变化：容量恢复率：β＝(C1-C3)/C1＝(106.23-104.51)/106.23＝0.11％，则β值<3％,电池在此荷电状态及室温下存储时,不可循环锂损失较小。
S6：进一步的对锂离子电池进充电至第三荷电状态SOC100％,放入55℃恒温箱中存储7天,7天后从恒温箱取出并在室温下搁置5h后记录电池的电压V4,内阻R4，然后进行容量标定,记录放电容量C4，如表4所示：
表4
S7：在0℃条件下比较存储后的电池参数(Vn,Rn,Cn,n＝4)存储前的参数(V1,R1,C1)变化，全面评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减性能，包括：
比较压降变化：电压变化率：κ＝(V1-V4)/T3＝(3.449-3.336)/7＝16mV/天，说明电池在此荷电状态及高温下存储时自放电率较大；
比较内阻变化：内阻增长率：α＝(R4-R1)/R1＝(0.491-0.474)/0.474＝3.5％,则α值>2％,说明该电池随着时间累积，在正、负极表面上的SEI膜厚度不断增大，更多的锂离子损失；两极的阻抗不断增加导致电池的电阻增大
比较容量变化：容量恢复率：β＝(C1-C4)/C1＝(106.23-102.510)/106.23＝3.5％，则β值>3％,说明该电池随着存储时间的延长，部分嵌入负极石墨层中的锂失去活性，变成死锂，无法通过放电回到正极，这些死锂的形成对容量变化的影响是负面的。
综上，本发明实施例通过连续改变存储条件,比较每次存储后的电池参数与存储前的电池参数变化，全面评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减特性，为锂离子电池在实际应用过程中提供参考。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种锂离子电池长期存储的性能评价方法，其特征在于：包括以下步骤，
S100、在室温条件下，对锂电池进行容量标定，记录放电容量C1，并在存储前测试电池的电压V1,电阻R1；
S200、将锂离子电池充电至第一荷电状态,并在第一预设温度下存储设定时间T1后,取出室温下搁置后记录电池的电压V2,内阻R2，然后进行容量标定,记录放电容量C2；
S300、再将锂离子电池充电至第二荷电状态,并在第二预设温度下存储设定时间T2,取出室温下搁置后记录电池的电压V3,内阻R3，然后进行容量标定,记录放电容量C3；
S400、继续将锂离子电池充电至第三荷电状态,并在第三预设温度下存储设定时间T3,取出室温下搁后记录电池的电压V4,内阻R4，然后进行容量标定,记录放电容量C4；
S500、分别对比步骤S100、步骤S200、步骤S300及步骤S400中锂离子电池存储前后的电压、内阻及放电电容，全面评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减性；其中,第一预设温度小于第二预设温度,第三预设温度大于第二预设温度。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池长期存储的性能评价方法，其特征在于：所述S500分别对比步骤S100、步骤S200、步骤S300及步骤S400中锂离子电池存储前后的电压、内阻及放电电容，全面评价锂离子电池的自放电性能和容量衰减性；进一步包括，
比较压降变化：电压变化率：κ＝(V1-Vn)/Tb，其中n＝2,3,4，b＝1,2,,3；若κ值>3mV/天,说明该锂电池自放电率较大；
比较内阻变化：内阻增长率：α＝(Rn-R1)/R1,其中n＝2,3,4；若α值>2％,说明该锂电池随着时间累积，在正、负极表面上的SEI膜厚度不断增大，更多的锂离子损失，两极的阻抗不断增加导致电池的电阻增大；
比较容量变化：容量恢复率：β＝(Cn-C1)/C1，其中n＝2,3,4；若β值>3％,说明该电池随着存储时间的延长，部分嵌入负极石墨层中的锂失去活性，变成死锂，无法通过放电回到正极，这些死锂的形成对容量变化的影响是负面的。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池长期存储的性能评价方法，其特征在于：所述容量的标定步骤包括在室温下对动力锂电池进行1C/1C充放电测试两次，以第二次放电的容量作为电池存储前的容量，并在容量标定前测试电池的电压,内阻。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池长期存储的性能评价方法，其特征在于：所述第一预设温度为0℃；所述第二预设温度为25℃；所述第三预设温度为55℃。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池长期存储的性能评价方法，其特征在于：
所述第一荷电状态(SOC)取值为SOC100％的状态，存储时间T1为14天；
所述第二荷电状态(SOC)取值为SOC100％的状态，存储时间T2为28天；
所述第三荷电状态(SOC)取值为SOC100％的状态，存储时间T3为7天。
6.根据权利要求3所述的锂离子电池长期存储的性能评价方法，其特征在于：
所述容量标定前测试电池的电压,内阻所使用的仪器为电池内阻测试仪，测试电流频率：1kHz±30Hz，测试方法为：
选择电压档位和内阻档位，同时让正极表笔接触电池正极，负极表笔接触电池负极，记录内阻仪表盘显示的电压值和内阻值，精确到小数点后三位。
7.根据权利要求3所述的锂离子电池长期存储的性能评价方法，其特征在于：所述步骤S200将锂离子电池充电至第一荷电状态,并在第一预设温度下存储设定时间T1后与步骤S300开始之前，锂电池至少在室温下搁置8h以上。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池长期存储的性能评价方法，其特征在于：所述步骤S300中再将锂离子电池充电至第二荷电状态,并在第二预设温度下存储设定时间T2后与步骤S400开始之前锂电池至少在室温下搁置5h以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190510 |
|
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