CN110632529A - 一种锂电池自放电测试工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锂电池自放电测试工艺，在电池按化成、分容工艺完成电池的活化工作后，首先将待测电池的放电容量进行分档，按照50mAh/档‑100mAh/档进行分档；再将分好容量档次的电池按照不同档次进行分别测试电压降K。本发明通过在电池分容后，先对电池放电容量进行分档，使电池的放电容量控制在一定的范围内，然后在特定的测试条件下测试电压降K，这样能够尽可能的缩小电池的SOC差异，K值更加准确，更能真实的反应电池自放电的大小。

Description

一种锂电池自放电测试工艺

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是一种测试锂离子电池自放电工艺。

背景技术

锂电池由于材料厂家工艺差异、制程等因素的影响，设计方案相同的电池在化成、分容过程中，体现出性能的差异，自放电性能便是其性能差异中的一种。自放电作为影响电池组合包体寿命的最大因素之一，如果自放电不一致，在串联数量多时，电池包体间每串电池的SOC状态差异变大，出现过充过放的几率很大，包体通常很难熬过100 次循环。

自放电是指电池在没有对外做功的情况下，经过一段时间，其自身内部物质发生化学反应而致使电池容量损失的现象。对于锂离子电池来讲这类损失分为两类，一类为内部微短路引起的可逆自放电，这类自放电率正常情况下比较小，另一类为电解液在正负极上的氧化还原导致的容量损失，这部分为不可逆损失。但无论是哪种自放电，电池之间自放电速度都会存在差异，导致电池不一致，如果分选不好，会导致电池包体寿命极短。

电池极化即当电池有电流通过使电极电位偏离了平衡电极电位的现象，在电极单位面积上通过的电流越大，偏离平衡电极电位越严重，离子的运动速度越慢，极化越严重。根据极化的产生原因分为：浓差极化、欧姆极化、电化学极化。极化又有阳极极化和阴极极化之分，阳极极化使电极电位变得更正，阴极极化使电极电位变得更负，极化影响电池电压，从而影响自放电。

锂离子电池作为二次电池，充放电过程，其实就是电池里发生电化学反应过程；电池充电时正极是阳极，负极是阴极，放电相反；故充电完成后电池由于极化减弱，电池电压下降，放电相反。电池极化越小，电池电压上升(放电)或下降(充电)的幅度越小。

经检索，目前自放电测试工艺有很多方法，选取几种如下：

1、专利201510367998.3公开了一种测试锂离子电池自放电的方法，其特征在于：将磷酸亚铁锂电池在SOC状态调整下后，以55℃的条件下，储存5天后对锂离子电池进行开路电压测试，并记为OCV1；第二步，将测试后的锂离子电池再以60℃的条件下，储存3天后对锂离子电池进行开路电压测试，并记为OCV2；第三步，通过计算公式△V＝OCV1-OCV2,计算出△V，并以3mV为一个档次分选自放电。

2、专利201210377370.8一种快速筛选磷酸铁锂电池自放电的方法，在磷酸铁锂电池分容工步充电完成时，延长搁置时间，记录搁置时各时间点电池的电压；在放电完成时，延长搁置时间，记录搁置时各时间点电池的电压；选取若干个时间点对应的电压值作为筛选自放电的依据。

3、专利申请201410294547.7公开了一种磷酸铁锂电池自放电分选工艺，依次包括以下步骤：将分容完毕的电池放电至截止电压；搁置一段时间T1，记录电池开路电压V1；再搁置一段时间T2，记录电池开路电压V2；计算电池在T2时间内的电压降ΔV＝V1-V2和T2时间内单位时间的电压降K＝(V1-V2)/T2；设定ΔV和K 的上下限，剔除不在区间范围内的不合格品。

4、专利申请201710553914.4公开了一种聚合物锂离子电池自放电筛选工艺，该工艺是电池在不同荷电状态SOC下，先通过高温45℃储存老化后测试电池电压值(时间点H1、电压V1)，再经过相对湿度为60％～70％的高湿储存后，测试电池电压值(时间点H2、电压V2)，根据计算公式电压降K值＝(V1-V2)/(H2-H1)自动计算出电池电压的自放电变化值，筛选出自放电K值≥2mV/d电池挑出。

以上方法各有优势，概括起来目前主流自放电性能测试方法为：电池在某段时间段的电压变化值来衡量电池自放电的大小，即K＝(OCV1-OCV2)/t；但是现有工艺在测试过程中，由于电池本身容量差异以及电池极化导致SOC或OCV1的取值范围较大，从而影响K值测试的准确性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种锂电池自放电测试工艺，减小电池本身容量差异和电池极化对放电测试结果带来的影响，提高锂电池自放电测试准确性。

为实现本发明的目的，本发明的技术方案是：

一种锂电池自放电测试工艺，在电池按化成、分容工艺完成电池的活化工作后，首先将待测电池的放电容量进行分档，按照50mAh/档-100mAh/档进行分档，重新扫码、组盘；再将分好容量档次的电池按照不同档次进行分别测试，测试步骤为：

(1)按待测电池标准容量的0.1C-0.2C倍率电流，恒流充电至3％-10％SOC，充电时间限制30min-40min；

(2)在23℃-27℃温度下静置3-5h，然后在时间点T1测试电池OCV1；

(3)在40℃-50℃温度下开路静置10-12天；

(4)在23℃-27℃温度下静置3-5h，在时间点T2测试电池OCV2；时间间隔 t＝T2-T1；

(5)按照公式电压降K＝(OCV1-OCV2)/t，计算得到K值，并根据K值的不同再对电池进行重新分档，确定电池的自放电性能在同一水平的为一档。

优选按照50mAh/档进行分档。

测试步骤优选为：

(1)按待测电池标准容量的0.1C倍率电流，恒流充电至5％SOC，充电时间限制35min；

(2)在23℃-27℃温度下静置4h，然后在时间点T1测试电池OCV1；

(3)在45℃温度下开路静置10天；

(4)在23℃-27℃温度下静置4h，在时间点T2测试电池OCV2；时间间隔t＝T2-T1；

(5)按照公式电压降K＝(OCV1-OCV2)/t，计算得到K值，并根据K值的不同再对电池进行分档，确定电池的自放电性能在同一水平的为一档。

下面对本发明做进一步的解释和说明：

由于电池是大批量生产的产品，有电芯制程的差异，造成电池放电容量的差异，加之电池在分容过程中采用整个分容柜统一发送指令，而非实验室的分容柜单点位独立发送指令，这样就会造成不同放电容量电池补充相同的电量后，造成单个电池之间的SOC 的差异；总所周知，电池在不同的SOC范围内电池的自放电性能是有差异的，所以通过该工艺测试出的电池的自放电性能和电池本身真正的自放电水平存在一定的差异。

本发明通过在电池分容后，先对电池放电容量进行分档，使电池的放电容量控制在一定的范围内，然后在特定的测试条件下测试电压降K，这样能够尽可能的缩小电池的SOC差异，K值更加准确，更能真实的反应电池自放电的大小。只有电池的自放电性能测试准确，在通过对自放电参数进行配组，才能有效的缩小电池组的“木桶效应”，发挥电池组的最大容量，延长电池组的寿命。

另外，特定的测试条件也很重要，本发明的测试条件不是常规选择，测试条件的改变对测试结果的影响不可以预见，电池补充电的电流0.1C-0.2C为宜，电池的补充电电量为3％SOC-10％SOC为宜，45℃静止10-12天为宜，超过以上测试条件结果不准确。

具体最优选的测试条件为：

电池补充电的电流0.1C，电池的补充电电量为5％SOC，可以更有效的降低电池极化对电池开路电压的影响，以确保电池开路电压的准确性。电池补充电的电流0.1C倍率可以有效的降低电池极化现象，根据公式K＝(OCV1-OCV2)/t，OCV1电压稳定(电池极化差异对开路电压的影响减小)可以最大程度的降低电池极化现象对自放电测试结果的影响。电池5％SOC处于电池放电平台期以下，容量变化对应的电压变化量较大，有利于通过电池开路电压变化量来对电池的自放电性能进行标定。

电池分完容后先对电池进行容量分档，再测试自放电性能，可以减少电池本身容量差异和电池极化对放电测试结果带来的影响，提高锂电池自放电测试准确性。

自放电的测试环境优选为45℃。

自放电测试时间优选为10天。

与现有技术相比，本发明的优势是：

1、本发明的锂电池自放电测试工艺能正确的对比和区分电池自放电大小。

2、本发明的锂电池自放电测试工艺能降低极化对电池自放电影响。

3、本发明的锂电池自放电测试工艺能够缩小电池组的“木桶效应”，发挥电池组的最大容量，延长电池组的寿命。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

实施例

一种锂电池自放电测试工艺，在电池按化成、分容工艺完成电池的活化工作后，首先将待测电池的放电容量进行分档，按照50mAh/档进行分档，重新扫码、组盘；将分好容量档次的电池按照不同档次进行分别测试，测试步骤为：

(1)按待测电池标准容量的0.1C倍率电流，恒流充电至5％SOC，充电时间限制35min；

(2)在23℃-27℃温度下静置4h，然后在时间点T1测试电池OCV1；

(3)在45℃温度下开路静置10天；

(4)在23℃-27℃温度下静置4h，在时间点T2测试电池OCV2；时间间隔t＝T2-T1；

(5)按照公式电压降K＝(OCV1-OCV2)/t，计算得到K值，并根据K值的不同再对电池进行重新分档，确定电池的自放电性能在同一水平的为一档。

以圆柱形32700-3.2V6Ah电池为例：

1、容量分组对电池SOC一致性的影响，其它测试步骤和工艺参数与实施例1相同。

20PCS电池的SOC数据如下：

2、倍率对电池极化的影响

3、SOC差异对电池自放电的影响：

电池的K值数据如下：

4、不同静置时间对自放电的影响，其它步骤和工艺控制参数同实施例1：(选取电池容量范围为6000mAh-6050mAh)

以上所述为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种锂电池自放电测试工艺，在电池按化成、分容工艺完成电池的活化工作后，其特征是，首先将待测电池的放电容量进行分档，按照50mAh/档-100mAh/档进行分档；再将分好容量档次的电池按照不同档次进行分别测试，测试步骤为：

按待测电池标准容量的0.1C-0.2C倍率电流，恒流充电至3%-10%SOC，充电时间限制30min-40min；

在23℃-27℃温度下静置3-5h，然后在时间点T1测试电池OCV1；

在40℃-50℃温度下开路静置10-12天；

在23℃-27℃温度下静置3-5h，在时间点T2测试电池OCV2；时间间隔t=T2-T1;

按照公式电压降K=(OCV1-OCV2)/t，计算得到K值，并根据K值的不同再对电池进行重新分档，确定电池的自放电性能在同一水平的为一档。

2.根据权利要求1所述锂电池自放电测试工艺，其特征是，优选按照50mAh/档进行分档。

3.根据权利要求1所述锂电池自放电测试工艺，其特征是，测试步骤为：

按待测电池标准容量的0.1C倍率电流，恒流充电至5%SOC，充电时间限制35min；

在23℃-27℃温度下静置4h，然后在时间点T1测试电池OCV1；

在45℃温度下开路静置10天；

在23℃-27℃温度下静置4h，在时间点T2测试电池OCV2；时间间隔t=T2-T1;

按照公式电压降K=(OCV1-OCV2)/t，计算得到K值，并根据K值的不同再对电池进行重新分档，确定电池的自放电性能在同一水平的为一档。