CN110726942A - 一种退役动力电池安全状态无损评估方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种退役动力电池安全状态无损评估方法和装置，所述方法包括下述步骤：(1)根据电池种类确定评估标准；(2)根据所述评估标准对电池进行检测；(3)根据检测结果和所述评估标准确定评估结果。通过电池种类制定相应的评估标准，进而检测得出安全状态评估结果，针对不同种类的电池，实现了个性化检测和评估，大大提高了评估的准确性，过程条理清晰、操作方便，使评估效率实现了大幅度提升；且该评估方法不损伤电池的机械、电力和化学性能，降低了退役动力电池梯次利用的安全风险，为其使用提供了良好有效的指导。
Description
技术领域
本发明涉及一种退役动力电池的评估方法，具体涉及一种退役动力电池安全状态无损评估方法和装置。
背景技术
近年来,得益于政府不断加码的政策扶持，社会大众的环保意识逐步加强，各地方充电基础设施的大规模建设，以及国内一批企业在技术研发和产品推广方面的持续努力，我国电动汽车产业进入快速发展期。目前电动汽车主要以动力电池作为动力来源，电池在车载使用过程中，性能逐渐衰退。当动力电池的容量下降到一定程度后，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。这时动力电池就从电动汽车上退役下来。伴随着电动汽车的规模化应用，在未来几年将会有大量的动力电池从电动汽车退役。从电动汽车上退役下来的电池，仍具有较高的剩余容量。目前电动汽车用电池主要是锂离子电池，其具有安全性好、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。
动力电池经过长期车载使用后，部分退役动力电池由于制造工艺、使用不当等问题，已存在较高的安全隐患，如果再进行梯次利用，极易发生安全事故，因此，在梯次利用前，应对退役动力电池的安全状态进行评估，剔除那些高安全隐患的电池。传统的动力电池安全性能评价是按照国家标准进行各种安全试验，比如过充电、过放电、加热、短路、挤压等，这些试验虽然可以评估电池的安全状态，但也破坏了电池的电化学性能。对于退役动力电池，进行这样的安全试验，也就不能再梯次利用。
因此需要一种退役动力电池安全状态无损评估方法和装置来满足现有技术的需要。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请人设计了一种退役动力电池安全状态无损评估方法和装置；通过电池种类制定相应的评估标准，进而检测得出安全状态评估结果，针对不同种类的电池，实现了个性化检测和评估，大大提高了评估的准确性，过程条理清晰、操作方便，使评估效率实现了大幅度提升；且该评估方法不损伤电池的机械、电力和化学性能，降低了退役动力电池梯次利用的安全风险，为其使用提供了良好有效的指导。
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动力电池安全状态无损评估方法，所述方法包括下述步骤：
(1)根据电池种类确定评估标准；
(2)根据所述评估标准对电池进行检测；
(3)根据检测结果和所述评估标准确定评估结果。
优选的，所述电池种类包括下述种类中的至少一种：
正负极材料分别为磷酸铁锂和石墨的磷酸铁锂/石墨电池；
正负极材料分别为三元材料和石墨的三元材料/石墨电池：
正负极材料分别为锰酸锂和石墨的锰酸锂/石墨电池。
优选的，所述评估标准包括开路电压评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池：
开路电压低于2V或大于4V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于2V且小于等于4V的电池符合电压评估标准；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池：
开路电压低于2.8V或大于4.3V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于2.8V且小于等于4.3V的电池符合电压评估标准；
所述电池种类为锰酸锂/石墨体系电池：
开路电压低于3.0V或大于4.3V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于3.0V且小于等于4.3V的电池符合电压评估标准。
优选的，所述评估标准包括自放电评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池：
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值小于等于0.35V的电池符合自放电评估标准；
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值大于0.35V的电池不符合自放电评估标准；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池或锰酸锂/石墨体系电池：
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值小于等于0.10V的电池符合自放电评估标准；
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值大于0.10V的电池不符合自放电评估标准。
优选的，所述评估标准包括内阻评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
直流内阻小于等于定频内阻的2倍的电池符合所述内阻评估标准；
直流内阻大于定频内阻的2倍的电池不符合所述内阻评估标准。
优选的，所述评估标准包括外观评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
存在破损、变形、鼓胀和漏液情况的电池不符合外观评估标准；
不存在破损、变形、鼓胀和漏液情况的电池符合外观评估标准。
优选的，所述评估标准包括内部结构评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
内部存在隔膜褶皱、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所述内部结构评估标准；
内部不存在隔膜褶皱、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所述内部结构评估标准。
优选的，所述根据所述评估标准对电池进行检测包括：
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；
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；
于室温条件检测所述电池的开路电压；
于室温条件分别检测所述电池的直流内阻；
于室温条件下以1/3倍率将电池恒流充电至满电状态，放置48h后测量其开路电压。
优选的，所述于室温条件分别检测所述电池的直流内阻包括：
以1/3C倍率将电池调整至20％SOC，静置2h后测其在1000Hz下的开路电压V1；
以1.5～3.0C倍率的电流I对电池进行放电10～30s，测量放电结束时的电压 V2；
根据下式计算所述电池的直流内阻R2：
R2＝(V1-V2)/I。
优选的，所述将电池恒流充电至满电状态包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池，满电状态的电压为3.65V；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池或锰酸锂/石墨体系电池，满电状态的电压为4.2V。
优选的，根据检测结果和所述评估标准确定评估结果：
所述电池符合开路电压评估标准、自放电评估标准、内阻评估标准、外观评估标准和内部结构评估标准，所述评估结果为具备梯次利用价值；
所述电池不符合开路电压评估标准、自放电评估标准、内阻评估标准、外观评估标准或内部结构评估标准，所述评估结果为不具备梯次利用价值。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种退役动力电池安全状态无损评估装置，所述装置包括：
评估标准确定模块，用于根据电池种类确定评估标准；
检测模块，用于根据所述评估标准对电池进行检测；
评估结果确定模块，用于根据检测结果和所述评估标准确定评估结果。
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，通过电池种类制定相应的评估标准，进而检测得出安全状态评估结果，针对不同种类的电池，实现了个性化检测和评估，大大提高了评估的准确性，过程条理清晰、操作方便，使评估效率实现了大幅度提升；且该评估方法不损伤电池的机械、电力和化学性能，降低了退役动力电池梯次利用的安全风险，为其使用提供了良好有效的指导。
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动力电池安全状态无损评估方法，所述方法包括下述步骤：
(1)根据电池种类确定评估标准；
(2)根据所述评估标准对电池进行检测；
(3)根据检测结果和所述评估标准确定评估结果。
所述电池种类包括下述种类中的至少一种：
正负极材料分别为磷酸铁锂和石墨的磷酸铁锂/石墨电池；
正负极材料分别为三元材料和石墨的三元材料/石墨电池；
正负极材料分别为锰酸锂和石墨的锰酸锂/石墨电池。
所述评估标准包括开路电压评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池：
开路电压低于2V或大于4V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于2V且小于等于4V的电池符合电压评估标准；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池：
开路电压低于2.8V或大于4.3V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于2.8V且小于等于4.3V的电池符合电压评估标准；
所述电池种类为锰酸锂/石墨体系电池：
开路电压低于3.0V或大于4.3V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于3.0V且小于等于4.3V的电池符合电压评估标准。
所述评估标准包括自放电评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池：
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值小于等于0.35V的电池符合自放电评估标准；
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值大于0.35V的电池不符合自放电评估标准；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池或锰酸锂/石墨体系电池：
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值小于等于0.10V的电池符合自放电评估标准；
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值大于0.10V的电池不符合自放电评估标准。
所述评估标准包括内阻评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
直流内阻小于等于定频内阻的2倍的电池符合所述内阻评估标准；
直流内阻大于定频内阻的2倍的电池不符合所述内阻评估标准。
所述评估标准包括外观评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
存在破损、变形、鼓胀或漏液情况的电池不符合外观评估标准；
不存在破损、变形、鼓胀和漏液情况的电池符合外观评估标准。
所述评估标准包括内部结构评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
内部存在隔膜褶皱、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所述内部结构评估标准；
内部不存在隔膜褶皱、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所述内部结构评估标准。
所述根据所述评估标准对电池进行检测包括：
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；
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；
于室温条件检测所述电池的开路电压；
于室温条件分别检测所述电池的直流内阻；
于室温条件下以1/3倍率将电池恒流充电至满电状态，放置48h后测量其开路电压。
所述于室温条件分别检测所述电池的直流内阻包括：
以1/3C倍率将电池调整至20％SOC，静置2h后测其在1000Hz下的开路电压V1；
以1.5～3.0C倍率的电流I对电池进行放电10～30s，测量放电结束时的电压 V2；
根据下式计算所述电池的直流内阻R2：
R2＝(V1-V2)/I。
所述将电池恒流充电至满电状态包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池，满电状态的电压为3.65V；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池或锰酸锂/石墨体系电池，满电状态的电压为4.2V。
根据检测结果和所述评估标准确定评估结果：
所述电池符合开路电压评估标准、自放电评估标准、内阻评估标准、外观评估标准和内部结构评估标准，所述评估结果为具备梯次利用价值；
所述电池不符合开路电压评估标准、自放电评估标准、内阻评估标准、外观评估标准或内部结构评估标准，所述评估结果为不具备梯次利用价值。
实施例2
基于同一发明构思，本发明还提供了一种退役动力电池安全状态无损评估装置，所述装置包括：
评估标准确定模块，用于根据电池种类确定评估标准；
检测模块，用于根据所述评估标准对电池进行检测；
评估结果确定模块，用于根据检测结果和所述评估标准确定评估结果。
所述电池种类包括下述种类中的至少一种：
正负极材料分别为磷酸铁锂和石墨的磷酸铁锂/石墨电池；
正负极材料分别为三元材料和石墨的三元材料/石墨电池；
正负极材料分别为锰酸锂的石墨的锰酸锂/石墨电池。
所述评估标准包括开路电压评估标准；
根据电池种类确定评估标准包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池：
开路电压低于2V或大于4V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于2V且小于等于4V的电池符合电压评估标准；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池：
开路电压低于2.8V或大于4.3V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于2.8V且小于等于4.3V的电池符合电压评估标准；
所述电池种类为锰酸锂/石墨体系电池：
开路电压低于3.0V或大于4.3V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于3.0V且小于等于4.3V的电池符合电压评估标准。
所述评估标准包括自放电评估标准；
根据电池种类确定评估标准包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池：
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值小于等于0.35V的电池符合自放电评估标准；
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值大于0.35V的电池不符合自放电评估标准；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池或锰酸锂/石墨体系电池：
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值小于等于0.10V的电池符合自放电评估标准；
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值大于0.10V的电池不符合自放电评估标准。
所述评估标准包括内阻评估标准；
根据电池种类确定评估标准包括：
直流内阻小于等于定频内阻的2倍的电池符合所述内阻评估标准；
直流内阻大于定频内阻的2倍的电池不符合所述内阻评估标准。
所述评估标准包括外观评估标准；
根据电池种类确定评估标准包括：
存在破损、变形、鼓胀或漏液情况的电池不符合外观评估标准；
不存在破损、变形、鼓胀和漏液情况的电池符合外观评估标准。
所述评估标准包括内部结构评估标准；
根据电池种类确定评估标准包括：
内部存在隔膜褶皱、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所述内部结构评估标准；
内部不存在隔膜褶皱、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所述内部结构评估标准。
所述检测模块具体用于：
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；
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；
于室温条件检测所述电池的开路电压；
于室温条件分别检测所述电池的直流内阻；
于室温条件下以1/3倍率将电池恒流充电至满电状态，放置48h后测量其开路电压。
所述于室温条件分别检测所述电池的直流内阻包括：
以1/3C倍率将电池调整至20％SOC，静置2h后测其在1000Hz下的开路电压V1；
以1.5～3.0C倍率的电流I对电池进行放电10～30s，测量放电结束时的电压 V2；
根据下式计算所述电池的直流内阻R2：
R2＝(V1-V2)/I。
所述将电池恒流充电至满电状态包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池，满电状态的电压为3.65V；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池或锰酸锂/石墨体系电池，满电状态的电压为4.2V。
评估结果确定模块具体用于：
所述电池符合开路电压评估标准、自放电评估标准、内阻评估标准、外观评估标准和内部结构评估标准，所述评估结果为具备梯次利用价值；
所述电池不符合开路电压评估标准、自放电评估标准、内阻评估标准、外观评估标准或内部结构评估标准，所述评估结果为不具备梯次利用价值。
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 (12)
1.一种退役动力电池安全状态无损评估方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)根据电池种类确定评估标准；
(2)根据所述评估标准对电池进行检测；
(3)根据检测结果和所述评估标准确定评估结果。
2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述电池种类包括下述种类中的至少一种：
正负极材料分别为磷酸铁锂和石墨的磷酸铁锂/石墨电池；
正负极材料分别为三元材料和石墨的三元材料/石墨电池；
正负极材料分别为锰酸锂和石墨的锰酸锂/石墨电池。
3.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述评估标准包括开路电压评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池：
开路电压低于2V或大于4V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于2V且小于等于4V的电池符合电压评估标准；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池：
开路电压低于2.8V或大于4.3V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于2.8V且小于等于4.3V的电池符合电压评估标准；
所述电池种类为锰酸锂/石墨体系电池：
开路电压低于3.0V或大于4.3V的电池不符合电压评估标准；
开路电压大于等于3.0V且小于等于4.3V的电池符合电压评估标准。
4.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述评估标准包括自放电评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池：
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值小于等于0.35V的电池符合自放电评估标准；
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值大于0.35V的电池不符合自放电评估标准；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池或锰酸锂/石墨体系电池：
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值小于等于0.10V的电池符合自放电评估标准；
充电后放置48h后的开路电压与满电状态时电压的差值大于0.10V的电池不符合自放电评估标准。
5.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述评估标准包括内阻评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
直流内阻小于等于定频内阻的2倍的电池符合所述内阻评估标准；
直流内阻大于定频内阻的2倍的电池不符合所述内阻评估标准。
6.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述评估标准包括外观评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
存在破损、变形、鼓胀或漏液情况的电池不符合外观评估标准；
不存在破损、变形、鼓胀和漏液情况的电池符合外观评估标准。
7.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述评估标准包括内部结构评估标准；
根据所述评估标准对电池进行检测包括：
内部存在隔膜褶皱、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所述内部结构评估标准；
内部不存在隔膜褶皱、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所述内部结构评估标准。
8.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述根据所述评估标准对电池进行检测包括：
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；
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；
于室温条件检测所述电池的开路电压；
于室温条件分别检测所述电池的直流内阻；
于室温条件下以1/3倍率将电池恒流充电至满电状态，放置48h后测量其开路电压。
9.根据权利要求8所述的评估方法，其特征在于，所述于室温条件分别检测所述电池的直流内阻包括：
以1/3C倍率将电池调整至20％SOC，静置2h后测其在1000Hz下的开路电压V1；
以1.5～3.0C倍率的电流I对电池进行放电10～30s，测量放电结束时的电压V2；
根据下式计算所述电池的直流内阻R2：
R2＝(V1-V2)/I。
10.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述将电池恒流充电至满电状态包括：
所述电池种类为磷酸铁锂/石墨体系电池，满电状态的电压为3.65V；
所述电池种类为三元材料/石墨体系电池或锰酸锂/石墨体系电池，满电状态的电压为4.2V。
11.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，根据检测结果和所述评估标准确定评估结果：
所述电池符合开路电压评估标准、自放电评估标准、内阻评估标准、外观评估标准和内部结构评估标准，所述评估结果为具备梯次利用价值；
所述电池不符合开路电压评估标准、自放电评估标准、内阻评估标准、外观评估标准或内部结构评估标准，所述评估结果为不具备梯次利用价值。
12.一种退役动力电池安全状态无损评估装置，其特征在于，所述装置包括：
评估标准确定模块，用于根据电池种类确定评估标准；
检测模块，用于根据所述评估标准对电池进行检测；
评估结果确定模块，用于根据检测结果和所述评估标准确定评估结果。
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