CN110280500B - 一种锂离子电池的筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电池的筛选方法。该筛选方法包括以下步骤：1)在第一温度下，分别测量单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻；2)在第二温度下，分别测量所述单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻；3)计算所述单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻差；4)计算方差值，并与设定的方差阈值相比较，筛选出方差值不大于方差阈值的单体电池。本发明提供的锂离子电池的筛选方法，通过测试单体电池在不同温度、不同荷电状态下的交流内阻，对交流内阻差进行分析、评价，从而使筛选结果能综合反映温度、搁置状态对电池内阻的影响，进一步提高了筛选结果的一致性程度，保证了单体电池组装成电池组的一致性。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池的一致性评价领域，具体涉及一种锂离子电池的筛选方法。
背景技术
目前电动汽车上的电池组，电池组的容量低于80％，就会被替换下来，由此产生锂离子电池的梯级利用问题。如梯级利用锂离子电池未得以充分利用，不仅会造成资源浪费，而且会间接造成锂离子电池的成本增加。
如将梯级利用锂离子电池应用于移动基站、路灯及其太阳能储能、风电储能等领域，有利于充分发挥锂离子电池的价值。目前的梯级利用锂离子电池由于在制备工艺、设计、面密度、压实密度等参数上的差异，造成锂离子电池的内阻、电压、循环、倍率等电化学性能存在较大差异，影响其重组电池组过程中的一致性，并在之后的使用过程中，造成差异扩大并严重影响锂离子电池组的电化学性能。因此，对梯级利用锂离子电池进行筛选以组装成一致性高的电池组显得非常必要。
申请公布号为CN106984561A的中国发明专利申请公开了一种动力锂离子电池的筛选方法，该筛选方法包括以下步骤：将从回收的动力锂离子电池组中拆下的若干单体电池中的每一个单体电池分别在具有温度差的第一温度和第二温度下存放预定时间后，分别测试每个单体电池在所述第一温度和所述第二温度下的内阻差；将内阻差小于或等于内阻差阈值的单体电池筛选出来。
该筛选方法是依据不同温度下的内阻差来评价电池的循环性能，内阻差越小，电池的循环性能越好；内阻差越大，电池的循环性能越大。通过该筛选方法可快速筛选出不同温度下内阻一致性好的电池。
锂离子电池在使用过程中会处于搁置状态，搁置状态下的锂离子电池处于半电状态，半电状态的锂离子电池的内阻可能发生较大变化，进而会导致单体电池的放电性能产生差异(即搁置性能优劣)，现有筛选方法不能反映该种差异，导致筛选结果的一致性程度欠佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池的筛选方法，以解决现有筛选方法不能反映电池的搁置性能优劣的问题。
为实现上述目的，本发明的锂离子电池的筛选方法的技术方案是：
一种锂离子电池的筛选方法，包括以下步骤：
1)在第一温度下，分别测量单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻，分别记为EIS满T1、EIS半T1、EIS空T1；半电为0％＜荷电状态＜100％；
2)在第二温度下，分别测量所述单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻，分别记为EIS满T2、EIS半T2、EIS空T2；
3)计算所述单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻差ΔEIS满1、ΔEIS半1、ΔEIS空1，其中，ΔEIS满1＝EIS满T1-EIS满T2；ΔEIS半1＝EIS半T1-EIS半T2；ΔEIS空1＝EIS空T1-EIS空T2；
4)计算ΔEIS满1、ΔEIS半1、ΔEIS空1的方差值，并与设定的方差阈值相比较，筛选出方差值不大于方差阈值的单体电池。
本发明提供的锂离子电池的筛选方法，通过测试单体电池在不同温度、不同荷电状态下的交流内阻，对交流内阻差进行分析、评价，从而使筛选结果能综合反映温度、搁置状态对电池内阻的影响，进一步提高了筛选结果的一致性程度，保证了单体电池组装成电池组的一致性。
为更好的反映交流内阻差异，提高筛选结果的有效性，优选的，第一温度与第二温度的温度差值不小于10℃。
由于梯级利用锂离子电池的使用环境为外部环境，冬季时外部环境长期处于低温状态，低温下，电池的放电能力受到影响，一般需要电池间歇式放电，即脉冲式放电。为使电池具有更好的低温脉冲放电能力，优选的，-20℃≤第一温度＜第二温度≤0℃。
为进一步提高筛选结果的一致性程度，优选的，步骤2)中，还在第三温度下，分别测量所述单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻，分别记为EIS满T3、EIS半T3、EIS空T3；步骤3)中，计算ΔEIS满2＝EIS满T2-EIS满T3；ΔEIS半2＝EIS半T2-EIS半T3；ΔEIS空2＝EIS空T2-EIS空T3；步骤4)中，计算ΔEIS满1、ΔEIS满2、ΔEIS半1、ΔEIS半2、ΔEIS空1、ΔEIS空2的方差值，然后与设定的方差阈值相比较，筛选出方差值不大于方差阈值的单体电池。为更好的反映出电池的低温放电能力，优选的，-20℃≤第一温度＜第二温度＜第三温度≤0℃。
为进一步提高梯级利用锂离子电池的筛选效率，优选的，在步骤1)之前，先测试单体电池的容量和内阻，将容量和内阻的测试值与设定值相比较，初步筛选满足容量和内阻条件的单体电池。
为进一步提高该方法的应用效果，优选的，所述锂离子电池为梯级利用锂离子电池。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的锂离子电池的筛选方法的具体实施例如下：
实施例1
本实施例的锂离子电池的筛选方法，包括以下步骤：
1)将80Ah塑料壳磷酸铁锂梯级利用锂离子电池在25±3℃下，以0.3C的倍率充电到3.65V，之后以0.3C的倍率放电到2.5V，测试出该单体电池的容量为65Ah，内阻(直流内阻，放电，60％荷电状态)为0.51mΩ；设定的容量为60Ah、内阻要求为1mΩ；经比较后该单体电池的容量大于设定值、内阻小于设定值，满足要求。
2)将步骤1)满足要求的单体电池放置在高低温箱中，在-20℃下，以0.05C的倍率充电至3.65V，然后恒压充电至截止电流为0.01C，单体电池达到满电状态，静置24h后测试单体电池的交流内阻EIS满T1；之后静置24h，再以0.05C的倍率恒流放电至50％荷电状态，测试该单体电池的交流内阻EIS半T1；之后静置24h，再以0.05C的倍率恒流放电至空电，测试该单体电池的交流内阻EIS空T1(交流内阻测试在常温下进行)。
3)将步骤2)的单体电池在-10℃下，以0.05C的倍率充电至3.65V，然后恒压充电至截止电流为0.01C，单体电池达到满电状态，静置24h后测试单体电池的交流内阻EIS满T2；之后静置24h，再以0.05C的倍率恒流放电至50％荷电状态，测试该单体电池的交流内阻EIS半T2；之后静置24h，再以0.05C的倍率恒流放电至空电，测试该单体电池的交流内阻EIS空T2(交流内阻测试在常温下进行)。
4)将步骤3)的单体电池在0℃下，以0.05C的倍率充电至3.65V，然后恒压充电至截止电流为0.01C，单体电池达到满电状态，静置24h后测试单体电池的交流内阻EIS满T3；之后静置24h，再以0.05C的倍率恒流放电至50％荷电状态，测试该单体电池的交流内阻EIS半T3；之后静置24h，再以0.05C的倍率恒流放电至空电，测试该单体电池的交流内阻EIS空T3(交流内阻测试在常温下进行)。
5)计算单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻差ΔEIS满1、ΔEIS满2、ΔEIS半1、ΔEIS半2、ΔEIS空1、ΔEIS空2；其中，ΔEIS满1＝EIS满T1-EIS满T2；ΔEIS满2＝EIS满T2-EIS满T3；ΔEIS半1＝EIS半T1-EIS半T2；ΔEIS半2＝EIS半T2-EIS半T3；ΔEIS空1＝EIS空T1-EIS空T2；ΔEIS空2＝EIS空T2-EIS空T3。
6)计算ΔEIS满1、ΔEIS满2、ΔEIS半1、ΔEIS半2、ΔEIS空1、ΔEIS空2的方差值，然后与设定的方差阈值相比较，方差阈值设定为0.70，筛选出方差值不大于方差阈值的单体电池，具体如表1所示。
实施例2
本实施例的锂离子电池的筛选方法，包括以下步骤：
1)与锂离子电池的筛选方法实施例1相同。
2)参考锂离子电池的筛选方法实施例1的步骤2)，测试单体电池在-20℃下的EIS满T1、EIS半T1、EIS空T1。
3)测试单体电池在0℃下的EIS满T2、EIS半T2、EIS空T2。
4)计算ΔEIS满1、ΔEIS半1、ΔEIS空1，其中，ΔEIS满1＝EIS满T1-EIS满T2；ΔEIS半1＝EIS半T1-EIS半T2；ΔEIS空1＝EIS空T1-EIS空T2。
5)计算ΔEIS满1、ΔEIS半1、ΔEIS空1的方差值，并与设定的方差阈值相比较，筛选出方差值不大于方差阈值的单体电池。
在本发明的锂离子电池的筛选方法的其他实施例中，可以利用实施例的方法对常规锂离子电池进行筛选，从而得到一致性程度高的电池。第一温度、第二温度、第三温度可根据需要进行选择。半电状态不限于50％荷电状态，其满足0％＜荷电状态＜100％，优选20％≤荷电状态≤80％。方差阈值以及初步筛选过程(步骤1))中容量和内阻的设定值，可以根据筛选时的程度要求进行设定，可设定得较为宽泛，也可设定得相对严苛一些。初步筛选过程中，测试直流内阻时的荷电状态可以依据电池的应用需求灵活确定。
实验例
利用实施例1的筛选方法对不同单体电池的一致性进行评价，结果如表1所示。
表1不同单体电池的测试结果
由表1的结果可知，满电状态下内阻差值较小的单体电池，其在半电状态下的内阻差值可能会有较大变化，即电池经搁置后的放电性能可能会有较大差异，而实施例的筛选方法综合考虑了温度、荷电状态对电池内阻的影响，有利于筛选出低温一致性高的锂离子电池，进而可以应用于移动基站、路灯、太阳能储能、风电储能等领域，保证梯级利用锂离子电池的电化学性能发挥。
Claims (7)
1.一种锂离子电池的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在第一温度下，分别测量单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻，分别记为EIS满T1、EIS半T1、EIS空T1；半电为0％＜荷电状态＜100％；
2)在第二温度下，分别测量所述单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻，分别记为EIS满T2、EIS半T2、EIS空T2；
3)计算所述单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻差ΔEIS满1、ΔEIS半1、ΔEIS空1，其中，ΔEIS满1＝EIS满T1-EIS满T2；ΔEIS半1＝EIS半T1-EIS半T2；ΔEIS空1＝EIS空T1-EIS空T2；
4)计算ΔEIS满1、ΔEIS半1和ΔEIS空1的方差值，并与设定的方差阈值相比较，筛选出方差值不大于方差阈值的单体电池。
2.如权利要求1所述的锂离子电池的筛选方法，其特征在于，第一温度与第二温度的温度差值不小于10℃。
3.如权利要求2所述的锂离子电池的筛选方法，其特征在于，-20℃≤第一温度＜第二温度≤0℃。
4.如权利要求1所述的锂离子电池的筛选方法，其特征在于，步骤2)中，还在第三温度下，分别测量所述单体电池在满电、半电、空电状态下的交流内阻，分别记为EIS满T3、EIS半T3、EIS空T3；步骤3)中，计算ΔEIS满2＝EIS满T2-EIS满T3；ΔEIS半2＝EIS半T2-EIS半T3；ΔEIS空2＝EIS空T2-EIS空T3；步骤4)中，计算ΔEIS满1、ΔEIS满2、ΔEIS半1、ΔEIS半2、ΔEIS空1和ΔEIS空2的方差值，然后与设定的方差阈值相比较，筛选出方差值不大于方差阈值的单体电池。
5.如权利要求4所述的锂离子电池的筛选方法，其特征在于，-20℃≤第一温度＜第二温度＜第三温度≤0℃。
6.如权利要求1所述的锂离子电池的筛选方法，其特征在于，在步骤1)之前，先测试单体电池的容量和内阻，将容量和内阻的测试值与设定值相比较，初步筛选满足容量和内阻条件的单体电池。
7.如权利要求1-6中任一项所述的锂离子电池的筛选方法，其特征在于，所述锂离子电池为梯级利用锂离子电池。
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