CN111313106B - 锂离子动力电池的配组方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的锂离子动力电池的配组方法，属于新能源车辆技术领域，不对锂离子电池的容量、交流电阻以及电压压降进行分级，而是将容量、交流电阻以及电压压降的极值去除，并从筛选后的锂离子电池中，直接选取一定数量的锂离子电池并联成电池模块，并分别使得电池模块中所有单体电池的容量、交流电阻以及电压压降的平均值与整批电池的平均值的差异在一定范围内，然后将电池模块串联在一起构成锂离子动力电池。相比现有的配组方法，本方案不需要对性能影响因素进行分级，从而简化了锂离子动力电池的配组过程，且提高了配组效率。

Description

锂离子动力电池的配组方法

技术领域

本发明涉及新能源车辆技术领域，更具体地说，涉及锂离子动力电池的配组方法。

背景技术

新能源车辆的动力电池主要采用锂离子电池组成。使用成百个锂离子电池模块串联成动力电池。为提高动力电池性能，除了提高单体锂离子电池的制造工艺外，还需采用合适的配组方法，确保动力电池的一致性。目前，锂离子动力电池的配组方法，采用分级配组的方式；对于锂离子动力电池的每个性能影响因素，进行分级，例如，性能影响因素为容量、内阻和电压压降时，将每个性能影响因素分为两个等级，将不同等级的性能影响因素组合后，会有八个配组方案。现有的配组方法，锂离子电池的性能影响因素等级不同时，不能随意搭配，导致在性能影响因素较多时，配组过程复杂，且导致配组率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提出锂离子动力电池的配组方法，欲实现简化配组过程以及提高配组效率的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种锂离子动力电池的配组方法，包括：

测量得到待筛选锂离子电池的容量；

去除第一锂离子电池，所述第一锂离子电池为容量在N1个第一标准差之外的待筛选锂离子电池，所述第一标准差为所有待筛选锂离子电池的容量的标准差；

测量得到所述待筛选锂离子电池的交流电阻；

去除第二锂离子电池，所述第二锂离子电池为交流电阻在N2个第二标准差之外的待筛选锂离子电池，所述第二标准差为去除第一锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的交流电阻的标准差；

测量得到所述待筛选锂离子电池的电压压降；

去除第三锂离子电池，所述第三锂离子电池为电压压降在N3个第三标准差之外的待筛选锂离子电池，所述电压压降为待筛选锂离子电池放置一段时间后的电压差，所述第三标准差为去除第二锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的电压压降的标准差；

从去除第三锂离子电池待筛选锂离子电池中，选取多个单体锂离子电池并联为一个电池模块，所述多个单体锂离子电池的平均容量与去除第一锂离子电池后的待筛选锂离子电池的平均容量的差值小于第四差值，每个所述电池模块中所述多个单体锂离子电池的平均交流电阻与去除第二锂离子电池后的待筛选锂离子电池的平均交流电阻的差值小于第五差值，每个所述电池模块中所述多个单体锂离子电池的平均电压压降与去除第三锂离子电池后的待筛选锂离子电池的平均电压压降的差值小于第六差值；

将多个所述电池模块串联，形成锂离子动力电池。

可选的，所述测量得到待筛选锂离子电池的容量，具体包括：

对待筛选锂离子电池放电至下限电压后，静置第一时间；

以恒流恒压方式，对所述静置第一时间后的待筛选锂离子电池进行充电，达到目标截止电流后，停止充电，静置第二时间；

以恒定的第一电流值，对所述静置第二时间后的待筛选锂离子电池进行放电，达到所述下限电压后，记录每个待筛选锂离子电池的放电容量，所述放电容量为待筛选锂离子电池的容量。

可选的，所述第一时间和所述第二时间均为0.5小时。

可选的，所述目标截止电流为0.05C、以及所述第一电流值为1C放电倍率的电流。

可选的，所述测量得到所述待筛选锂离子电池的电压压降，包括：

将去除第一锂离子电池后的待筛选锂离子电池，静置第三时间；

以恒定的第二电流值，对所述静置第三时间后的待筛选锂离子电池进行充电第四时间；

将所述充电第四时间后的待筛选锂离子电池，放置在恒温环境中第五时间，测量得到第一开路电压，所述第一开路电压为所述放置第五时间的待筛选锂离子电池的开路电压；

将所述放置第五时间的待筛选锂离子电池，继续放置在所述恒温环境中第六时间，测量得到第二开路电压，所述第二开路电压为所述放置第六时间的待筛选锂离子电池的开路电压；

针对每个待筛选锂离子电池，将第一开路电压减去第二开路电压，得到所述待筛选锂离子电池的电压压降。

可选的，所述第三时间和所述第四时间均为0.5小时，所述第五时间为2天，所述第六时间为14天。

可选的，所述第二电流值为1C充电倍率的电流。

可选的，所述恒温环境为28℃～32℃的温度环境。

可选的，所述测量得到所述待筛选锂离子电池的交流电阻，具体为：

测量得到所述放置第六时间的待筛选锂离子电池的交流电阻。

可选的，N1、N2和N3均为3；

所述第四差值为，所有待筛选锂离子电池的平均容量的3％；

所述第五差值为，去除第一锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的平均交流电阻的10％；

所述第六差值为，去除第二锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的平均电压压降的10％。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的锂离子动力电池的配组方法，不对锂离子电池的容量、交流电阻以及电压压降进行分级，而是将容量、交流电阻以及电压压降的极值去除，并从筛选后的锂离子电池中，直接选一定数量的锂离子电池并联成电池模块，并分别使得电池模块中所有单体电池的容量、交流电阻以及电压压降的平均值与整批电池的平均值的差异在一定范围内，然后将电池模块串联在一起构成锂离子动力电池。相比现有的配组方法，本方案不需要对性能影响因素进行分级，从而简化了锂离子动力电池的配组过程，且提高了配组效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种锂离子动力电池的配组方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种锂离子动力电池的配组方法的流程图，该方法可以包括步骤：

S11：测量得到待筛选锂离子电池的容量。

待筛选锂离子电池为多个单体锂离子电池。可以通过对充满电的单体锂离子电池进行放电，得到放电容量，即单体锂离子电池的容量C1。

S12：去除第一锂离子电池。

第一锂离子电池为容量C1在N1个第一标准差σ1之外的待筛选锂离子电池。第一标准差σ1为所有待筛选锂离子电池的容量C1的标准差。所有待筛选锂离子电池的容量C1的平均值为A1，则容量C1在区间[A1-N1*σ1，A1+N1*σ1]之外的待筛选锂离子电池，均为第一锂离子电池。通过步骤S11计算得到各个待筛选锂离子电池的容量C1后，计算得到第一标准差σ1。利用第一标准差σ1去除容量C1的极大值以及极小值。并计算去除第一锂离子电池后的所有锂离子电池的电容C1的平均值C0。

S13：测量得到待筛选锂离子电池的交流电阻。

通过交流法测得去除第一锂离子电池后的各个待筛选锂离子电池的交流电阻R。

S14：去除第二锂离子电池。

第二锂离子电池为交流电阻R在N2个第二标准差σ2之外的待筛选锂离子电池。第二标准差σ2为去除第一锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的交流电阻R的标准差。利用第二标准差σ2去除交流电阻R的极大值以及极小值。并计算去除第二锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的交流电阻的平均值R0。

S15：测量得到待筛选锂离子电池的电压压降。

对于去除第二锂离子电池后的各个待筛选锂离子电池，计算得到其电压压降ΔV。将待筛选锂离子电池放置一段时间，放置前的开路电压V1与放置一段时间后的开路电压V2的差为ΔV，即ΔV＝V1-V2。

S16：去除第三锂离子电池。

第三锂离子电池为电压压降ΔV在N3个第三标准差σ3之外的待筛选锂离子电池。第三标准差σ3为去除第二锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的电压压降ΔV的标准差。利用第三标准差σ3去除电压压降ΔV的极大值以及极小值。并计算去除第三锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的电压压降ΔV的平均值ΔV0。

S17：从去除第三锂离子电池待筛选锂离子电池中，选取多个单体锂离子电池并联为一个电池模块。

通过步骤S17得到多个电池模块。电池模块中所有单体锂离子电池的容量C1的平均值Ca与C0的差值小于第四差值ΔC1；电池模块中所有单体锂离子电池的交流电阻R的平均值Ra与R0的差值小于第五差值ΔR1；电池模块中所有单体锂离子电池的电压压降ΔV的平均值ΔVa与ΔV0的差值小于第六差值ΔV4。

S18：将多个电池模块串联，形成锂离子动力电池。

本实施例提供的锂离子动力电池的配组方法，不对锂离子电池的容量、交流电阻以及电压压降进行分级，而是将容量、交流电阻以及电压压降的极值去除，并从筛选后的锂离子电池中，直接选取一定数量的锂离子电池并联成电池模块，并分别使得电池模块中所有单体电池的容量、交流电阻以及电压压降的平均值与整批电池的平均值的差异在一定范围内，然后将电池模块串联在一起构成锂离子动力电池。相比现有的配组方法，本方案不需要对性能影响因素进行分级，从而简化了锂离子动力电池的配组过程，且提高了配组效率。

下面举例说明利用本发明提供的锂离子动力电池的配组方法进行配组的过程。

A11：对于20000个化成结束的锂离子电池，放电至下限电压后，静置30min；

化成是指对锂离子电池的一种激活的过程，新生产的锂离子电池需要激活后才能使用。化成结束的锂离子电池即表示已经激活的锂离子电池。下限电压是指放电终止电压，低于这个电压容易导致电池性能严重下降乃至报废。

A12：对锂离子电池进行恒流恒压充电，截止电流0.05C，充电结束后，静置30min。

恒流恒压充电是锂离子电池的一种充电方式。恒流充电阶段电流保持不变，电压逐渐上升；恒压充电阶段是电压保持不变，电流逐渐降低。在恒流充电阶段以1C的充电倍率进行充电。截止电流0.05C是指，在恒压充电阶段，当电流降低到0.05C时，停止充电。

C是指的充电倍率或放电倍率，以容量为50Ah的锂离子电池为例，0.5C的充电倍率表示充电电流是25A，1C的充电倍率表示充电电流是50A，2C的充电倍率表示充电电流是100A。

A13：以1C放电倍率将20000个锂离子电池放电至下限电压，记录每个锂离子电池的放电容量C1，静置30min。

A14：按照±3σ标准，去除放电容量C1的极大值和极小值，剩下19946个容量合格的锂离子电池；计算容量合格的锂离子电池的平均放电容量C0。

A15：以1C的充电倍率对容量合格的19946个锂离子电池充电30min，此时SOC为50％。

在分容设备上，可以设定充放电电流值和充放电时间，无法设定SOC值；通过设定1C的充电电流和30min的充电时间，使得各个锂离子电池的SOC为50％。

A16:将充电后的锂离子电池，放置于30℃±2℃的恒温环境中，静置2天；然后测量各个锂离子电池的开路电压V1。

A17：继续将锂离子电池在30℃±2℃的恒温环境中静置14天，测量各个锂离子电池的开路电压V2和交流电阻R；按照±3σ标准，去除交流电阻R的极大值和极小值，剩下19892个交流电阻合格的锂离子电池；计算交流电阻合格的19892个锂离子电池的平均交流电阻R0。

A18：计算交流电阻合格的锂离子电池的电压压降ΔV＝V1-V2，并按±3σ标准去除ΔV的极大值和极小值，剩下19838个电压压降合格的锂离子电池；然后计算电压压降合格的19838个锂离子电池的平均电压降ΔV0。

A19：从电压压降合格的19838个锂离子电池中选择10个锂离子电池，并联构成一个电池模块；每一个电池模块内10个锂离子电池的平均压降ΔVa＝ΔV0(±10％)，平均交流电阻Ra＝R0(±10％)，平均容量Ca＝C0(±3％)。得到1983个电池模块。

A20：从1983个电池模块中取任意100个串联组合在一起，即形成一个完锂离子动力电池；此时配组完成。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种锂离子动力电池的配组方法，其特征在于，包括：

测量得到待筛选锂离子电池的容量；

去除第一锂离子电池，所述第一锂离子电池为容量在N1个第一标准差之外的待筛选锂离子电池，具体包括：容量在区间[A1-N1*σ1，A1+N1*σ1]之外的待筛选锂离子电池，为第一锂离子电池，A1为所有待筛选锂离子电池的容量C1的平均值，σ1为第一标准差，所述第一标准差为所有待筛选锂离子电池的容量的标准差；

测量得到所述待筛选锂离子电池的交流电阻；

去除第二锂离子电池，所述第二锂离子电池为交流电阻在N2个第二标准差之外的待筛选锂离子电池，所述第二标准差为去除第一锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的交流电阻的标准差；

测量得到所述待筛选锂离子电池的电压压降；

去除第三锂离子电池，所述第三锂离子电池为电压压降在N3个第三标准差之外的待筛选锂离子电池，所述电压压降为待筛选锂离子电池放置一段时间后的电压差，所述第三标准差为去除第二锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的电压压降的标准差；

从去除第三锂离子电池待筛选锂离子电池中，选取多个单体锂离子电池并联为一个电池模块，所述多个单体锂离子电池的平均容量与去除第一锂离子电池后的待筛选锂离子电池的平均容量的差值小于第四差值，每个所述电池模块中所述多个单体锂离子电池的平均交流电阻与去除第二锂离子电池后的待筛选锂离子电池的平均交流电阻的差值小于第五差值，每个所述电池模块中所述多个单体锂离子电池的平均电压压降与去除第三锂离子电池后的待筛选锂离子电池的平均电压压降的差值小于第六差值；

将多个所述电池模块串联，形成锂离子动力电池；

所述测量得到待筛选锂离子电池的容量，具体包括：

对待筛选锂离子电池放电至下限电压后，静置第一时间；

以恒流恒压方式，对所述静置第一时间后的待筛选锂离子电池进行充电，达到目标截止电流后，停止充电，静置第二时间；

以恒定的第一电流值，对所述静置第二时间后的待筛选锂离子电池进行放电，达到所述下限电压后，记录每个待筛选锂离子电池的放电容量，所述放电容量为待筛选锂离子电池的容量；

所述测量得到所述待筛选锂离子电池的电压压降，包括：

将去除第一锂离子电池后的待筛选锂离子电池，静置第三时间；

以恒定的第二电流值，对所述静置第三时间后的待筛选锂离子电池进行充电第四时间；

将所述充电第四时间后的待筛选锂离子电池，放置在恒温环境中第五时间，测量得到第一开路电压，所述第一开路电压为所述放置第五时间的待筛选锂离子电池的开路电压；

将所述放置第五时间的待筛选锂离子电池，继续放置在所述恒温环境中第六时间，测量得到第二开路电压，所述第二开路电压为所述放置第六时间的待筛选锂离子电池的开路电压；

针对每个待筛选锂离子电池，将第一开路电压减去第二开路电压，得到所述待筛选锂离子电池的电压压降。

2.根据权利要求1所述的配组方法，其特征在于，所述第一时间和所述第二时间均为0.5小时。

3.根据权利要求1所述的配组方法，其特征在于，所述目标截止电流为0.05C、以及所述第一电流值为1C放电倍率的电流。

4.根据权利要求1所述的配组方法，其特征在于，所述第三时间和所述第四时间均为0.5小时，所述第五时间为2天，所述第六时间为14天。

5.根据权利要求1所述的配组方法，其特征在于，所述第二电流值为1C充电倍率的电流。

6.根据权利要求1所述的配组方法，其特征在于，所述恒温环境为28℃～32℃的温度环境。

7.根据权利要求1所述的配组方法，其特征在于，所述测量得到所述待筛选锂离子电池的交流电阻，具体为：

测量得到所述放置第六时间的待筛选锂离子电池的交流电阻。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的配组方法，其特征在于，所述N1、N2和N3均为3；

所述第四差值为，所有待筛选锂离子电池的平均容量的3％；

所述第五差值为，去除第一锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的平均交流电阻的10％；

所述第六差值为，去除第二锂离子电池后的所有待筛选锂离子电池的平均电压压降的10％。

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