CN110018424A - 快速检测电池循环性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种快速检测电池循环性能的方法，所述方法包括以下步骤：取相同型号的两个电池作为对比样，分别测试在常温环境下和低温环境下不同循环次数所对应的容量保持率，分别建立循环曲线图；获取两个环境下建立的循环曲线图的对应关系；选出常温环境下电池循环性能所对应的低温环境下的循环曲线作为标准图；将与对比样相同型号的被测电池在低温环境下进行循环检测，对比所述标准图，推测出所述被测电池在常温环境下的对应的容量保持率，进而检测出被测电池在常温下的循环性能。本发明应用方便、预测准确、且测量周期短。
Description
技术领域
本发明涉及电池检测技术领域，尤其涉及锂离子电池循环性能的快速检测方法。
背景技术
循环性能、即循环寿命，是电池的一项重要指标，指在一定使用条件下新电池使用至报废所经历的完全充放电循环次数。电池循环性能通常以放电容量达到初始容量的80%为记，目前循环寿命由于生产水平、产品体系差异，循环上百甚至上千上万周，按照1个循环2小时计算，少则3-5个月，多则6-12个月甚至更长，测试耗时太长，直接制约了电池的开发周期。
因此，寻找一种能够快速测试电池循环性能的方法，无论对产品的开发周期、生产过程中每个批次电池循环性能的监测，还是为提高循环性能对电池的设计参数、制作工艺参数的相应调整的验证，以及减少目前测试电池循环性能所消耗的人力、物力等资源，都是十分必要的。
发明内容
针对现有电池循环性能检测技术上耗时长、不能快速评估电池循环性能的问题，本发明的目的在于提出一种对于检测电池循环性能应用方便、进一步提高预测准确性、且测量周期短的快速检测电池循环性能的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种快速检测电池循环性能的方法，所述方法包括以下步骤：取相同型号的两个电池作为对比样，分别测试在常温环境下和低温环境下不同循环次数所对应的容量保持率，分别建立循环曲线图；获取两个环境下建立的循环曲线图的对应关系；选出常温环境下电池循环性能所对应的低温环境下的循环曲线作为标准图；将与对比样相同型号的被测电池在低温环境下进行循环检测，对比所述标准图，推测出所述被测电池在常温环境下的对应的容量保持率，进而检测出被测电池在常温下的循环性能。
根据本发明，可通过测试电池低温循环快速预测电池在不同循环次数下的容量保持率，进而可以方便快速地预测电池寿命。本发明可真实反映电池的循环失效趋势，显著缩短了评测周期，大大节约了成本和能源。
优选地，取同一批次的50对以上所述对比样进行循环测试。
优选地，所述常温环境是温度为20-25℃的环境。
优选地，所述低温环境是温度为-5℃-10℃的环境。
发明效果：
本发明对检测电池循环性能应用方便、进一步提高预测准确性、且测量周期短，可检测不同环境、不同材料体系的电池的循环性能，实验成本低，易于推广应用。
附图说明
图1示出了采用本发明一种实施形态的方法检测的不同温度下电池的容量保持率对应循环次数的标准曲线图，其中横轴表示循环次数，纵轴表示电池的容量保持率；
曲线①：电池常温循环代表曲线；
曲线②：电池低温放电代表曲线；
曲线③：电池实测常温循环曲线；
曲线④：电池实测低温循环曲线；
曲线⑤：电池常温循环代表曲线的拟合曲线。
具体实施方式
以下结合附图和优选实施形态对本发明的快速检测电池循环性能的方法做进一步的说明。具体地，以检测锂离子电池的循环性能为例详细阐述本发明。应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
为了快速检测电池循环性能，本发明的发明人经过大量的研究，发现了低温（-5℃-10℃）下的电池循环性能与常温（25℃左右）下的电池循环性能之间具有相对性，而且低温下进行电池循环性能检测，衰减较快、测试周期较短，由此研究出了利用低温下电池循环性能相对衰减较快、测试周期较短的特性，通过测试电池低温循环，快速预测电池在不同循环次数下的容量保持率，进而可以预测常温下的电池寿命。
具体地，本发明可采用以下步骤：
1、取同一批次连续生产的若干锂离子电池，每相邻的2个电池作为一组测试对比样，一个电池A做常温循环（25℃左右），另一个电池B做低温（-5℃-10℃）循环。
电池A的常温循环的具体测试制度例如如下：
（1）、电池A在25℃下搁置2小时；
（2）、25℃下1C恒流恒压充至4.2V，截止电流1/20C；
（3）、搁置10min；
（4）、1C放电至2.75V；
（5）、搁置10min；
循环（2）-（5）步骤至电池A的放电容量小于额定容量的80%。
电池B的低温循环的具体测试制度例如如下：
（1）、电池B在5℃下搁置2小时以上（后续步骤均在5℃下进行）；
（2）、1C恒流恒压充至4.2V，截止电流1/20C；
（3）、搁置10min；
（4）、1C放电至2.75V；
（5）、搁置10min；
循环（2）-（5）步骤至电池B的放电容量小于额定容量的80%。
依据不同循环次数下电池的放电容量建立循环曲线，如图1中的曲线①和②，对比常温环境下和低温环境下的曲线①和②之间的关系。以上述方式对多组电池对进行测试。
2、通过上述第1步中对大量电池进行测试，电池在低温下的循环性能直接对应了电池的常温循环性能，且低温循环性能与高温循环性能对于同一型号电池具有稳定的对应性。通过多组相邻电池在不同环境温度下循环曲线图变化；选出在常温循环时不同容量保持率（例如：80％，85%，90%....）时对应的低温循环时的循环曲线。发明人对某批次相邻相近电池分别作了5℃和25℃下的循环测试，通过大量实验反复验证各低温循环性能对应的常温循环次数，选取代表性低温和常温循环对应曲线。图1总结了常温循环性能为300周电池5℃低温对应曲线，电池常温性能接近300周，均表现出了40-50周左右的低温循环性能。
3、以常温80％保持率对应的低温（5℃）环境下循环曲线为标准，判断电池在常温的循环寿命。优选80％保持率，是因为国标中通常以80%为界。当然实际操作中也可按照使用需求来定，如90%，80%、70%、60%等都可以。
4、建立不同材料体系（如锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、三元等）电池，不同环境温度下，常温和低温环境的循环曲线对应关系，选取代表性高低温对应曲线做成标准图库。直接通过测试不同体系下电池的低温循环性能，依据低温常温不同循环寿命对应图谱，找出对应的常温循环寿命，进而可以判断电池的循环寿命。
本发明采用以上方案具备的有益效果在于：
1、本方法通过对比低温与常温循环下容量保持率的关系，可推测不同体系、不同环境电池的循环寿命，具有普遍性，适用于各类型锂离子电池；
2、本发明实施简单，试验成本低，易于推广应用；
3、本方法大大节省了目前电池循环寿命测试所需的时间和测试过程人力、物力的损耗，同时为产品的开发、生产的制程跟踪控制、提供了极大的方便。
以下以具体的实施例进一步说明本发明通过测量不同电池低温循环与常温循环容量保持率的对应关系来推测电池不同温度下在不同循环次数时的容量保持率，从而实现对其循环寿命的预测。
选取某型号同一批次锂离子电池，相邻两只为一测试对比样，共挑选50对进行循环测试。各相邻测试对比样分别在5度和25度下测试其循环性能：
（1）、电池在分别在25℃和5℃下搁置2小时以上；
（2）、1C恒流恒压充至4.2V，截止电流1/20C；
（3）、搁置10min；
（4）、1C放电至2.75V；
（5）、搁置10min；
循环（2）-（5）步骤至电池放电容量小于额定容量的80%。
通过不同批次多只电池的循环测试，总结常温循环容量保持率衰减至80%时对应的5度低温循环曲线。图1为选取了常温300周容量保持率80%循环性能电池对应的5度低温对应曲线。实测过程中，5℃循环次数在50次左右电池实际常温循环曲线基本能与标准图谱相吻合，如图1中实测曲线所示。
在后续样品循环实际测试中对比标准图库（如图1，实测循环曲线），电池实际测试循环性基本与标准图库吻合，此方法能快速、准确的预测电池的实际循环寿命。对电池做低温放电循环，低温实测放电曲线对比标准图谱中的低温放电曲线，找出接近的低温标准图谱。以图1所举为例，若实测曲线接近图1中的低温放电标准曲线，低温循环次数在40-50周，就可以依照低温与常温循环的对应曲线，推测出测试电池的常温循环寿命在300周左右。
综上所述，通过电池在低温下的循环性能与标准图谱比对，可以快速、准确预测电池的寿命。
在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书。
Claims (4)
1.一种快速检测电池循环性能的方法，所述方法包括以下步骤：
取相同型号的两个电池作为对比样，分别测试在常温环境下和低温环境下不同循环次数所对应的容量保持率，分别建立循环曲线图；
获取两个环境下建立的循环曲线图的对应关系；
选出常温环境下电池循环性能所对应的低温环境下的循环曲线作为标准图；
将与对比样相同型号的被测电池在低温环境下进行循环检测，对比所述标准图，推测出所述被测电池在常温环境下的对应的容量保持率，进而检测出被测电池在常温下的循环性能。
2.根据权利要求1所述的快速检测电池循环性能的方法，其特征在于，取同一批次的50对以上所述对比样进行循环测试。
3.根据权利要求1所述的快速检测电池循环性能的方法，其特征在于，所述常温环境是温度为20-25℃的环境。
4.根据权利要求1所述的快速检测电池循环性能的方法，其特征在于，所述低温环境是温度为-5℃-10℃的环境。
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