CN110661040A - 一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法和装置 - Google Patents

一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法和装置 Download PDF

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CN110661040A CN201810693677.6A CN201810693677A CN110661040A CN 110661040 A CN110661040 A CN 110661040A CN 201810693677 A CN201810693677 A CN 201810693677A CN 110661040 A CN110661040 A CN 110661040A
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Abstract

本发明提供了一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法和装置，所述方法包括下述步骤：(1)根据电池的历史数据将其进行分组；(2)分别对每组电池进行电学测试和机械测试，并得到电学测试结果和机械测试结果；(3)根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果。该分选过程简单、条理清晰，分选效率大大提高，降低了分选过程的成本，提高了退役动力电池梯次利用的技术经济行，为退役磷酸铁锂动力电池的梯次利用提供了良好的技术指导。

Description

一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法和装置
技术领域
本发明涉及一种退役电池分选方法，具体涉及一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法和装置。
背景技术
近年来，电动汽车快速发展，电动汽车以电池作为动力来源，动力电池在使用过程中，其性能不断衰退。电动汽车对动力电池的性能要求较高，当动力电池的性能衰退到不能满足电动汽车的使用要求时，为了确保电动汽车的动力性能、续驶里程和使用过程中的安全性，就必须对其进行更换。从电动汽车上更换下来的电池，仍具有较高的剩余容量。目前电动汽车用电池主要是磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池具有安全性好、环境适应性好、循环寿命长等优点，在从电动汽车上退役后，仍有可能应用于使用工况相对温和、对电池性能要求相对较低的场合，实现退役动力电池的梯次利用。动力电池梯次利用是指在动力电池性能下降、不满足电动汽车使用要求后，作为电能存储装置在其他领域继续使用。
目前，我国电池制造企业生产的磷酸铁锂电池型号都不尽相同，在电动汽车上的运行时间以及退役时间也不相同。同时，即使是同一厂家同一型号的磷酸铁锂电池，在经过长期的车载使用后，电池之间的性能差异也明显增大，部分电池由于容量过低、内阻过高已经没有了梯次利用的价值。因此，对于退役磷酸铁锂电池，在梯次利用前，还需要经过重新的分选。传统的电池分选方法是以小倍率 (通常是1/3)充放电3次测试电池的容量、用内阻测试仪测试电池的定频内阻和测试电池在室温下的28天自放电性能。这种方法测试时间长，大大增加了退役动力电池的分选成本，降低了退役磷酸铁锂电池梯次利用的经济性。
因此需要一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法和装置满足现有技术的不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请人设计了一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法和装置；该分选过程简单、条理清晰，分选效率大大提高，降低了分选过程的成本，提高了退役动力电池梯次利用的技术经济行，为退役磷酸铁锂动力电池的梯次利用提供了良好的技术指导。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：
本发明提供了一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，所述方法包括下述步骤：
(1)根据电池的历史数据将其进行分组；
(2)分别对每组电池进行电学测试和机械测试，并得到电学测试结果和机械测试结果；
(3)根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果。
优选的，所述电池的历史数据包括：
生产厂家、型号、使用年限和退役时间。
优选的，所述根据电池的历史数据将其进行分组包括：
将生产厂家相同、型号相同、使用年限小于等于使用年限阈值和退役时间差小于等于退役时间阈值的电池分为一组。
优选的，所述电学测试结果包括：自放电分选参数、容量分选参数和直流内阻分选参数；
对每组电池进行电学测试，并得到电学测试结果包括：
于20～30℃以0.5C倍率将电池充电至3.65V的满电状态后静置60min，获得作为自放电分选参数的第一开路电压V1；
以0.5C倍率将电池从第一开路电压V1放电至3.10V后静置30min，记录电池的第二开路电压V2；
于1.5～3.0C倍率下以电流I对电池放电10～15s后，记录电池第三开路电压 V3；
以0.5C倍率将电池从第三开路电压V3放电至2.5V，记录作为容量分选参数的放电容量C1；
按下式计算作为直流内阻分选参数的直流内阻R：
R＝(V2-V3)/I。
优选的，对每组电池进行机械测试包括：
于光线良好条件下检测所述电池外观，分别确定是否存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况。
优选的，所述于光线良好条件下检测所述电池外观，分别确定是否存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况之后或之前，还包括：
于CT扫描之下检测所述电池的内部结构，分别确定是否存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破和负极表面明显锂沉积的情况。
优选的，所述根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果包括：
所述电学测试结果符合电学分选标准且所述机械测试结果符合机械分选标准，所述分选结果为具备梯次利用价值；
所述电学测试结果不符合电学分选标准或所述机械测试结果不符合机械分选标准，所述分选结果为不具备梯次利用价值。
优选的，所述电学分选标准包括：
所述电学测试结果分别符合容量分选标准、自放电分选标准和直流内阻分选标准，所述电学测试结果符合电学分选标准；
所述电学测试结果不符合容量分选标准、自放电分选标准或直流内阻分选标准，所述电学测试结果不符合电学分选标准；
所述容量分选标准包括：
放电容量C1大于等于额定容量的65％且与同组内任意其他电池容量差距小于5％的电池符合容量分选标准，
放电容量C1小于额定容量的65％或与同组内任意其他电池容量差距大于 5％的电池不符合容量分选标准；
所述自放电分选标准包括：
充满电放置60min后的第一开路电压V1与满电状态时电压的差值小于等于 0.30V的电池符合自放电评估标准，
充满电放置60min后的第一开路电压V1与满电状态时电压的差值大于 0.30V的电池不符合自放电评估标准；
所述直流内阻分选标准包括：
直流内阻R小于等于初始定频内阻的3倍且与同组任意电池直流内阻R的差值小于20％的电池符合直流内阻分选标准，
直流内阻R大于初始定频内阻的3倍或与同组任意电池直流内阻R的差值大于等于20％的电池符合直流内阻分选标准。
优选的，所述机械分选标准包括：
所述机械测试结果分别符合外观分选标准和内部结构分选标准，所述电池符合机械分选标准，
所述机械测试结果不符合外观分选标准或内部结构分选标准，所述电池不符合机械分选标准；
所述外观分选标准包括：
不存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况的电池符合外观分选标准，
存在破损、变形、鼓胀或漏液的情况的电池不符合外观分选标准；
所述内部结构分选标准包括：
不存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破和负极表面明显锂沉积的电池符合内部结构分选标准，
存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破或负极表面明显锂沉积的电池不符合内部结构分选标准。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种退役磷酸铁锂动力电池分选装置，所述装置包括：
分组模块，用于根据电池的历史数据将其进行分组；
测试模块，用于分别对每组电池进行电学测试和机械测试，并得到电学测试结果和机械测试结果；
确定模块，用于根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果。
与最接近现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的技术方案，通过电池的历史数据进行分组，再对每组内的电池进行机械和电学的测试，最终确定分选结果。分组后的电池情况近似，一致性好；测试全面准确，提高了分选结果的准确性；该分选过程简单、条理清晰，分选效率大大提高，降低了分选过程的成本，提高了退役动力电池梯次利用的技术经济行，为退役磷酸铁锂动力电池的梯次利用提供了良好的技术指导。
2、本发明提供的技术方案，电学测试中，通过一次快速充放电实现了对电池容量、内阻和自放电特性的全面检测，检测结果简单准确，操作方便，大大提高了测试的效率，进而提高了分选的效率。
具体实施方式
下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
本发明提供了一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，所述方法包括下述步骤：
(1)根据电池的历史数据将其进行分组；
(2)分别对每组电池进行电学测试和机械测试，并得到电学测试结果和机械测试结果；
(3)根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果。
所述电池的历史数据包括：
生产厂家、型号、使用年限和退役时间。
所述根据电池的历史数据将其进行分组包括：
将生产厂家相同、型号相同、使用年限小于等于使用年限阈值和退役时间差小于等于退役时间阈值的电池分为一组；所述使用年限阈值为8年，所述退役时间阈值为6个月。
所述电学测试结果包括：自放电分选参数、容量分选参数和直流内阻分选参数；
对每组电池进行电学测试，并得到电学测试结果包括：
于20～30℃以0.5C倍率将电池充电至3.65V的满电状态后静置60min，获得作为自放电分选参数的第一开路电压V1；
以0.5C倍率将电池从第一开路电压V1放电至3.10V后静置30min，记录电池的第二开路电压V2；
于1.5～3.0C倍率下以电流I对电池放电10～15s后，记录电池第三开路电压 V3；
以0.5C倍率将电池从第三开路电压V3放电至2.5V，记录作为容量分选参数的放电容量C1；
按下式计算作为直流内阻分选参数的直流内阻R：
R＝(V2-V3)/I。
对每组电池进行机械测试包括：
于光线良好条件下检测所述电池外观，分别确定是否存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况。
所述于光线良好条件下检测所述电池外观，分别确定是否存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况之后或之前，还包括：
于CT扫描之下检测所述电池的内部结构，分别确定是否存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破和负极表面明显锂沉积的情况。
所述根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果包括：
所述电学测试结果符合电学分选标准且所述机械测试结果符合机械分选标准，所述分选结果为具备梯次利用价值；
所述电学测试结果不符合电学分选标准或所述机械测试结果不符合机械分选标准，所述分选结果为不具备梯次利用价值。
所述电学分选标准包括：
所述电学测试结果分别符合容量分选标准、自放电分选标准和直流内阻分选标准，所述电学测试结果符合电学分选标准；
所述电学测试结果不符合容量分选标准、自放电分选标准或直流内阻分选标准，所述电学测试结果不符合电学分选标准；
所述容量分选标准包括：
放电容量C1大于等于额定容量的65％且与同组内任意其他电池容量差距小于5％的电池符合容量分选标准，
放电容量C1小于额定容量的65％或与同组内任意其他电池容量差距大于 5％的电池不符合容量分选标准；
所述自放电分选标准包括：
充满电放置60min后的第一开路电压V1与满电状态时电压的差值小于等于 0.30V的电池符合自放电评估标准，
充满电放置60min后的第一开路电压V1与满电状态时电压的差值大于 0.30V的电池不符合自放电评估标准；
所述直流内阻分选标准包括：
直流内阻R小于等于初始定频内阻的3倍且与同组任意电池直流内阻R的差值小于20％的电池符合直流内阻分选标准，
直流内阻R大于初始定频内阻的3倍或与同组任意电池直流内阻R的差值大于等于20％的电池符合直流内阻分选标准。
所述机械分选标准包括：
所述机械测试结果分别符合外观分选标准和内部结构分选标准，所述电池符合机械分选标准，
所述机械测试结果不符合外观分选标准或内部结构分选标准，所述电池不符合机械分选标准；
所述外观分选标准包括：
不存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况的电池符合外观分选标准，
存在破损、变形、鼓胀或漏液的情况的电池不符合外观分选标准；
所述内部结构分选标准包括：
不存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破和负极表面明显锂沉积的电池符合内部结构分选标准，
存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破或负极表面明显锂沉积的电池不符合内部结构分选标准。
实施例2
基于同一发明构思，本发明还提供了一种退役磷酸铁锂动力电池分选装置，所述装置包括：
分组模块，用于根据电池的历史数据将其进行分组；
测试模块，用于分别对每组电池进行电学测试和机械测试，并得到电学测试结果和机械测试结果；
确定模块，用于根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果。
所述电池的历史数据包括：
生产厂家、型号、使用年限和退役时间。
所述根据电池的历史数据将其进行分组包括：
将生产厂家相同、型号相同、使用年限小于等于使用年限阈值和退役时间差小于等于退役时间阈值的电池分为一组；所述使用年限阈值为8年，所述退役时间阈值为6个月。
所述电学测试结果包括：自放电分选参数、容量分选参数和直流内阻分选参数；
对每组电池进行电学测试，并得到电学测试结果包括：
于20～30℃以0.5C倍率将电池充电至3.65V的满电状态后静置60min，获得作为自放电分选参数的第一开路电压V1；
以0.5C倍率将电池从第一开路电压V1放电至3.10V后静置30min，记录电池的第二开路电压V2；
于1.5～3.0C倍率下以电流I对电池放电10～15s后，记录电池第三开路电压 V3；
以0.5C倍率将电池从第三开路电压V3放电至2.5V，记录作为容量分选参数的放电容量C1；
按下式计算作为直流内阻分选参数的直流内阻R：
R＝(V2-V3)/I。
对每组电池进行机械测试包括：
于光线良好条件下检测所述电池外观，分别确定是否存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况。
所述于光线良好条件下检测所述电池外观，分别确定是否存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况之后或之前，还包括：
于CT扫描之下检测所述电池的内部结构，分别确定是否存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破和负极表面明显锂沉积的情况。
所述根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果包括：
所述电学测试结果符合电学分选标准且所述机械测试结果符合机械分选标准，所述分选结果为具备梯次利用价值；
所述电学测试结果不符合电学分选标准或所述机械测试结果不符合机械分选标准，所述分选结果为不具备梯次利用价值。
所述电学分选标准包括：
所述电学测试结果分别符合容量分选标准、自放电分选标准和直流内阻分选标准，所述电学测试结果符合电学分选标准；
所述电学测试结果不符合容量分选标准、自放电分选标准或直流内阻分选标准，所述电学测试结果不符合电学分选标准；
所述容量分选标准包括：
放电容量C1大于等于额定容量的65％且与同组内任意其他电池容量差距小于5％的电池符合容量分选标准，
放电容量C1小于额定容量的65％或与同组内任意其他电池容量差距大于 5％的电池不符合容量分选标准；
所述自放电分选标准包括：
充满电放置60min后的第一开路电压V1与满电状态时电压的差值小于等于 0.30V的电池符合自放电评估标准，
充满电放置60min后的第一开路电压V1与满电状态时电压的差值大于 0.30V的电池不符合自放电评估标准；
所述直流内阻分选标准包括：
直流内阻R小于等于初始定频内阻的3倍且与同组任意电池直流内阻R的差值小于20％的电池符合直流内阻分选标准，
直流内阻R大于初始定频内阻的3倍或与同组任意电池直流内阻R的差值大于等于20％的电池符合直流内阻分选标准。
所述机械分选标准包括：
所述机械测试结果分别符合外观分选标准和内部结构分选标准，所述电池符合机械分选标准，
所述机械测试结果不符合外观分选标准或内部结构分选标准，所述电池不符合机械分选标准；
所述外观分选标准包括：
不存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况的电池符合外观分选标准，
存在破损、变形、鼓胀或漏液的情况的电池不符合外观分选标准；
所述内部结构分选标准包括：
不存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破和负极表面明显锂沉积的电池符合内部结构分选标准，
存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破或负极表面明显锂沉积的电池不符合内部结构分选标准。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和 /或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)根据电池的历史数据将其进行分组；
(2)分别对每组电池进行电学测试和机械测试，并得到电学测试结果和机械测试结果；
(3)根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果。
2.根据权利要求1所述的一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，其特征在于，所述电池的历史数据包括：
生产厂家、型号、使用年限和退役时间。
3.根据权利要求1所述的一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，其特征在于，所述根据电池的历史数据将其进行分组包括：
将生产厂家相同、型号相同、使用年限小于等于使用年限阈值和退役时间差小于等于退役时间阈值的电池分为一组。
4.根据权利要求1所述的一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，其特征在于，所述电学测试结果包括：自放电分选参数、容量分选参数和直流内阻分选参数；
对每组电池进行电学测试，并得到电学测试结果包括：
于20～30℃以0.5C倍率将电池充电至3.65V的满电状态后静置60min，获得作为自放电分选参数的第一开路电压V1；
以0.5C倍率将电池从第一开路电压V1放电至3.10V后静置30min，记录电池的第二开路电压V2；
于1.5～3.0C倍率下以电流I对电池放电10～15s后，记录电池第三开路电压V3；
以0.5C倍率将电池从第三开路电压V3放电至2.5V，记录作为容量分选参数的放电容量C1；
按下式计算作为直流内阻分选参数的直流内阻R：
R＝(V2-V3)/I。
5.根据权利要求1所述的一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，其特征在于，对每组电池进行机械测试包括：
于光线良好条件下检测所述电池外观，分别确定是否存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况。
6.根据权利要求5所述的一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，其特征在于，所述于光线良好条件下检测所述电池外观，分别确定是否存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况之后或之前，还包括：
于CT扫描之下检测所述电池的内部结构，分别确定是否存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破和负极表面明显锂沉积的情况。
7.根据权利要求1所述的一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，其特征在于，所述根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果包括：
所述电学测试结果符合电学分选标准且所述机械测试结果符合机械分选标准，所述分选结果为具备梯次利用价值；
所述电学测试结果不符合电学分选标准或所述机械测试结果不符合机械分选标准，所述分选结果为不具备梯次利用价值。
8.根据权利要求7所述的一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，其特征在于，所述电学分选标准包括：
所述电学测试结果分别符合容量分选标准、自放电分选标准和直流内阻分选标准，所述电学测试结果符合电学分选标准；
所述电学测试结果不符合容量分选标准、自放电分选标准或直流内阻分选标准，所述电学测试结果不符合电学分选标准；
所述容量分选标准包括：
放电容量C1大于等于额定容量的65％且与同组内任意其他电池容量差距小于5％的电池符合容量分选标准，
放电容量C1小于额定容量的65％或与同组内任意其他电池容量差距大于5％的电池不符合容量分选标准；
所述自放电分选标准包括：
充满电放置60min后的第一开路电压V1与满电状态时电压的差值小于等于0.30V的电池符合自放电评估标准，
充满电放置60min后的第一开路电压V1与满电状态时电压的差值大于0.30V的电池不符合自放电评估标准；
所述直流内阻分选标准包括：
直流内阻R小于等于初始定频内阻的3倍且与同组任意电池直流内阻R的差值小于20％的电池符合直流内阻分选标准，
直流内阻R大于初始定频内阻的3倍或与同组任意电池直流内阻R的差值大于等于20％的电池符合直流内阻分选标准。
9.根据权利要求7所述的一种退役磷酸铁锂动力电池分选方法，其特征在于，所述机械分选标准包括：
所述机械测试结果分别符合外观分选标准和内部结构分选标准，所述电池符合机械分选标准，
所述机械测试结果不符合外观分选标准或内部结构分选标准，所述电池不符合机械分选标准；
所述外观分选标准包括：
不存在破损、变形、鼓胀和漏液的情况的电池符合外观分选标准，
存在破损、变形、鼓胀或漏液的情况的电池不符合外观分选标准；
所述内部结构分选标准包括：
不存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破和负极表面明显锂沉积的电池符合内部结构分选标准，
存在隔膜褶皱、极片脱落、极片错位、隔膜刺破或负极表面明显锂沉积的电池不符合内部结构分选标准。
10.一种退役磷酸铁锂动力电池分选装置，其特征在于，所述装置包括：
分组模块，用于根据电池的历史数据将其进行分组；
测试模块，用于分别对每组电池进行电学测试和机械测试，并得到电学测试结果和机械测试结果；
确定模块，用于根据电学测试结果和机械测试结果分别确定每组电池的分选结果。
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