CN109975716A - 一种锂离子电池内阻波动的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池内阻波动的检测方法，包括步骤：第一步、对于需要测试的锂离子电池，预先进行预设多个充放电循环操作；第二步、在每个充放电循环操作中，采集锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度；第三步、将每个充放电循环操作中所采集的、锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度，与预设电池电压衰降幅度值进行比较，如果小于或者等于预设电池电压衰降幅度值，则判断该锂离子电池为内阻波动正常的电池，反之，如果大于预设电池电压衰降幅度值，则判断该锂离子电池为内阻波动过大的异常电池并剔除。本发明公可以可靠、有效地对内阻波动的锂离子电池进行检测，实现对内阻波动电池的筛选，降低此类不良电池流入客户端的风险。

Description

一种锂离子电池内阻波动的检测方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池内阻波动的检测方法。

背景技术

目前，圆柱型锂离子电池在生产过程中，需要对电池进行测试、分档等步骤，然后再将测试合格的电池进行后续包装，然后发货。

在原操作模式下，电池按照充放电测试、分容、外观检验、IROCV测试(即内阻电压测试)、最终出货等工序。操作流程如下：

电池转入→充放电测试→分容→外观检验→IROCV测试→最终出货。

由以上操作流程，可以清楚的看出，在此操作过程中，当电池生产过程中，因制程不稳定出现内阻的波动时，只有IR/OCV测试一个工序进行电池内阻检测，对于电池卷绕装配过程中，由于电芯极耳焊接不稳定而造成的电池内阻波动，无法100％的有效检出内阻拨动的电池，需要增加测试及设计应用新的测量方法，以避免不良电池因无法有效筛选，而流入客户端，造成质量投诉。

因此，目前迫切需要开发出一种方法，其可以可靠、有效地对内阻波动的锂离子电池进行检测，实现对内阻波动电池的筛选，降低此类不良电池流入客户端的风险。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种锂离子电池内阻波动的检测方法，其可以可靠、有效地对内阻波动的锂离子电池进行检测，实现对内阻波动电池的筛选，降低此类不良电池流入客户端的风险，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种锂离子电池内阻波动的检测方法，包括以下步骤：

第一步、对于需要测试的锂离子电池，预先进行预设多个充放电循环操作；

第二步、在每个充放电循环操作中，采集锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度；

第三步、将每个充放电循环操作中所采集的、锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度，与预设电池电压衰降幅度值进行比较，如果小于或者等于预设电池电压衰降幅度值，则判断该锂离子电池为内阻波动正常的电池，反之，如果大于预设电池电压衰降幅度值，则判断该锂离子电池为内阻波动过大的异常电池并进行剔除。

其中，在第一步中，预设多个充放电循环操作为：3～5个充放电循环操作。

其中，在第一步中，在预设多个充放电循环操作中，充放电电流大小为0.5C、充放电时长为5分钟，相邻两次充放电循环的时间间隔为1分钟。

其中，在第二步中，采集锂离子电池在开始放电后预设时长内的瞬间压降，作为锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度。

其中，在第二步中，采集锂离子电池在开始放电后1～2ms时长内的瞬间压降，作为锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种锂离子电池内阻波动的检测方法，其可以可靠、有效地对内阻波动的锂离子电池进行检测，实现对内阻波动电池的筛选，降低此类不良电池流入客户端的风险，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提高的一种锂离子电池内阻波动的检测方法的流程图；

图2为本发明提供的一种锂离子电池内阻波动的检测方法，在具体实施例进行五个充放电循环的情况下，电池的电压随着时间变化的曲线示意图；

图3为图2所示I部分的曲线放大示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图3，本发明提供了一种锂离子电池内阻波动的检测方法，其包括以下步骤：

第一步、对于需要测试的锂离子电池，预先进行预设多个充放电循环操作；

第二步、在每个充放电循环操作中，采集锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度；

第三步、将每个充放电循环操作中所采集的、锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度，与预设电池电压衰降幅度值进行比较，如果小于或者等于预设电池电压衰降幅度值，则判断该锂离子电池为内阻波动正常的电池，反之，如果大于预设电池电压衰降幅度值，则判断该锂离子电池为内阻波动过大的异常电池，从而可以及时剔除异常电池。

需要说明的是，对于本发明，所述锂离子电池优选为圆柱形锂离子电池，当然，根据检测的需要，还可以是其他类型的锂离子电池。

在本发明中，在第一步中，具体实现上，预设多个充放电循环操作优选为：3～5个充放电循环操作。

在本发明中，在第一步中，具体实现上，在预设多个充放电循环操作中，充放电电流大小为0.5C(C为电池的容量)、充放电时长为5分钟，相邻两次充放电循环的时间间隔为1分钟。

在本发明中，在第二步中，具体实现上，优选为：采集锂离子电池在开始放电后预设时长内的瞬间压降，作为锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度。

在第二步中，具体实现上，采集锂离子电池在开始放电后1～2ms时长内的瞬间压降，作为锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度。

在本发明中，在第三步中，具体实现上，预设电池电压衰降幅度值可以根据电池生产厂家的需要、客户的要求以及具体的电池容量大小，进行相应的设置。例如，可以，参考六西格玛水平、以托盘为单位制定电池ΔV电压衰降的判定标准。该判定标准举例说明为：例如，以生产最小批次6144只电池为单位，每盘电池256只，合计24盘。首先，计算每盘电池的平均电压OCV1，并在预设单位时间(例如5分钟)内监控采集充电及放电过程中的电压OCV2，每盘电池的电压变量ΔV＝OCV1-OCV2,对应的电压变量ΔV的平均值为AvgΔV，通过Minitab等六西格玛实施软件，可以计算每盘电池在六西格玛水平下的电压变量ΔV1，具体实现上，可以根据实际需要调节电池电压衰降的判定标准(即预设电池电压衰降幅度值)X，具体公式如下：

X＝AvgΔV±N*ΔV1，N为调节系数。

需要说明的是，对于锂离子电池，其内阻是锂离子电池的一个重要参数，能很好的表示锂离子电池的状态。锂离子电池的内阻包括欧姆内阻和极化内阻两种：其中，欧姆内阻是由电极材料、电解液、隔膜的电阻及各部分零件的接触电阻组成；极化内阻是正极与负极在进行电化学反应时极化(极化是当电流通过时，电极电位偏离标准电极电位的现象)所引起的内阻，是电化学极化和浓差极化所引起的电阻之和。

在本发明中，还需要说明的是，在温度稳定条件下，欧姆内阻基本稳定，极化内阻会随影响极化水平的因素变动。因此，具体实现上，本发明中涉及的内阻波动，主要是指欧姆内阻，主要是考虑因极耳焊接等异常造成的欧姆内阻不稳定情况，而提出的电池筛选方法。

需要说明的是，对于本发明，通过重新设计电池充放电测试流程，在电池装配后初始充放电前，增加类似脉冲式3～5个充放电循环，0.5C充放电时间5min，间隔1min，通过对放电时间段内电压衰降的比对，同时增加对关键步次数据的采集分析，参考六西格玛水平以托盘为单位制定ΔV电压衰降的判定标准，对于采集数据进行系统分析，可以有效实现对内阻波动电池的筛选，筛选出异常电池，降低此类不良电池流入客户端的风险。具体实现上，本发明，可以通过数据系统对于采样的步次数据(即电压衰降数据)的计算判定，对于内阻波动隐患电池进行提前剔除，在出货前，同时增加电池的交流内阻检测，提高出货可靠性。对于本发明，在脉冲式充放电测试流程后，可以直接增加电池化成充电流程，即电池活化流程，方便大生产实际操作，同时流程时间及占用设备时间较短，不会对实际生产造成实质性的冲击。

对于本发明，具体实现上，所采取的充放电测试流程可以根据不同体系电池进行电流、电压的调整，同时数据系统对电压衰降幅度的分析判定标准，可以按照西格玛水平进行控制。

需要说明的是，应用本发明后，整个锂离子电池的测试流程可以如下：

电池转入→检验流程→充放电测试→数据系统分析→分容→剔除波动电池→外观检验→IROCV测试→最终出货。

因此，对于本发明，其可以同时使前后序作业节拍均衡，达到效率最大化，且利于规模化生产，应用范围广。

为了更加清楚地理解本发明，下面结合具体的实施例，来说明本发明的技术方案。

图2为本发明提供的一种锂离子电池筛选方法，在具体实施例进行五个充放电循环的情况下，电池的电压随着时间变化的曲线示意图。

参见图2所示，锂离子电池在初始充放电前，增加脉冲测试程序即预先进行了五个充放电循环操作，关于图2，将放电曲线中的所示I部分标示处进行放大，获得图3所示的附图。

如图3所示，ΔU1-1、ΔU1-2即分别为两个电池(即1#电池和2#电池)在开始放电后，放电曲线对应具有的一个瞬间压降(ΔU1)，这是回路通电瞬间，电压传感器检测到的电池两端电压从开路电压(等于电池电势)切换到端电压的结果。

参见图3所示，需要说明的是，瞬间压降ΔU1就是欧姆内阻占压，ΔU2则是在放电结束时候，断开回路时，电池端电压曲线上产生的一段电压回升，同样是欧姆内阻带来的影响，ΔU1与ΔU2是相同的。ΔU3是回路断开后，电池端电压逐渐回升的一段，是电池内部去极化过程的体现，ΔU3的数值就是极化内阻的占压。

需要说明的是，对于本发明结合以上涉及的欧姆内阻以及极化内阻的特点，充分考虑电压测试特点，即能够检测到纯欧姆内阻的时间比较短暂，因为随着电流逐渐上升至额定回路电流的过程中，极化现象逐渐加强，两种内阻的作用将混合到一起，不能进行有效分别，也就解释为何在发货前测试IR/OCV的交流内阻时，不能对内阻波动电池进行有效检出筛选。

对于本发明，具体实现上，测量欧姆内阻的时间窗口在1～2ms以内，本发明考虑内阻波动的不确定性，可以通过对ΔU1瞬间压降的变化值，来进行采样及数据收集比对，并可以结合质量六西格玛筛选标准，对异常电池进行及时剔除。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种锂离子电池内阻波动的检测方法，其可以可靠、有效地对内阻波动的锂离子电池进行检测，实现对内阻波动电池的筛选，降低此类不良电池流入客户端的风险，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种锂离子电池内阻波动的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、对于需要测试的锂离子电池，预先进行预设多个充放电循环操作；

第二步、在每个充放电循环操作中，采集锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度；

第三步、将每个充放电循环操作中所采集的、锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度，与预设电池电压衰降幅度值进行比较，如果小于或者等于预设电池电压衰降幅度值，则判断该锂离子电池为内阻波动正常的电池，反之，如果大于预设电池电压衰降幅度值，则判断该锂离子电池为内阻波动过大的异常电池并进行剔除。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在第一步中，预设多个充放电循环操作为：3～5个充放电循环操作。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在第一步中，在预设多个充放电循环操作中，充放电电流大小为0.5C、充放电时长为5分钟，相邻两次充放电循环的时间间隔为1分钟。

4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在第二步中，采集锂离子电池在开始放电后预设时长内的瞬间压降，作为锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度。

5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，在第二步中，采集锂离子电池在开始放电后1～2ms时长内的瞬间压降，作为锂离子电池在放电时间段内的电压衰降幅度。