CN111337838B - 一种低温下三元锂离子电池充电过程soc-ocv测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种低温下三元锂离子电池充电过程SOC‑OCV测试方法，可解决低温对SOC标定不准而造成的测试偏差的技术问题。包括低温充电过程为保证容量接近室温容量，同时减小析锂的影响，采取阶段充电方法，具体步骤是在室温下标准循环定容3周确定Cs，放空电，在低温下达到平衡后，分别以1/5C、1/10C、1/20C、恒流充电到4.1V、4.15V、4.18V，最后以1A恒流充电到上限电压4.2V。每充5%Cs后静置一定的时间，保证OCV满足5min内小于2mV，直到充满电；本发明中的锂离子电池SOC‑OCV曲线的测试方法尤其针对额定容量不低于60Ah的三元锂离子电池。本发明简单易行，通过低温程序充电过程减少持续充电析锂风险，测试结果更可靠。

Description

一种低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV测试方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种低温下三元锂离子电池充 电过程SOC-OCV测试方法。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，各车企对锂离子电池的需求量越来越大，为 便于整车企业的对接，锂离子电池的SOC-OCV曲线是各大整车企业比较关注的 数据，根据当前的SOC状态来制定电池的使用策略，便于电池管理系统对电池 发出各种指令。电池的SOC-OCV曲线主要包括放电过程的SOC-OCV曲线和充电 过程的SOC-OCV曲线。在一定的温度下，电池的荷电状态(SOC)与开路电压 (OCV)呈一一对应的关系，通过容量标定法进行SOC标定，在所标定的SOC 下，记录其开路电压，即可得到SOC-OCV曲线。SOC-OCV曲线的准确标定直接影响整车企业对电池系统的使用策略，相比常高温SOC标定，由于锂离子在低 温下活性低，很难放出常温下的容量，另外低温充电有析锂风险，不仅会造成 容量降低，还存在一定的安全隐患。如何准确标定电池低温SOC，以减少低温 对电池的影响，使低温下SOC-OCV曲线测试的结果更加准确，已成为急需解决 的问题。
发明内容
本发明提出的一种低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV测试方法，可 解决低温对SOC标定不准而造成的测试偏差的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV测试方法，包括以下步骤：
1)室温下标准充电和标准放电三周，取三次完整放电容量的平均值作为 Cs，电池以空电结束；
2)测试温度下达到热平衡(1h内温度差小于2℃)；
3)以1/5C恒流充电5％Cs后静置一定时间；
4)重复3)，如果1/5C恒流充电电压达到4.10V，充入电量未达5％Cs，则 以1/10C恒流充电累计达到5％Cs后静置一定时间；
5)重复3)和4)，如果1/10C恒流充电电压达到4.15V，充入电量未达 5％Cs，则以1/20C恒流充电累计达到5％Cs后静置一定时间；
6)重复3)、4)和5)，如果1/20C恒流充电电压达到4.18V，充入电量未 达5％Cs，则以1A恒流充电累计达到5％Cs后静置一定时间；
7)重复3)、4)、5)和6)，如果电压达到充电上限电压4.2V，则由1A 恒流充电累计达到5％Cs时停止或者1A恒流充电时间达到5h时停止；
8)、根据上述所有步骤的记录，绘制SOC-OCV数据表，和整个测试过程的 总放电容量记为C1。
进一步，所述2)测试温度下达热平衡电池需要置于低温环境仓中20h。
进一步，所述6)如果1A恒流充电电压达到4.2V，但充电容量未到5％Cs， 则转恒压充电累计达到5％Cs时停止充电。
进一步，所述7)恒压4.2V充电时间不超过5h。
进一步，上述步骤中若充电电量达到5％Cs，静置时间在1h以上，保证电 压满足5min内小于2mV，电池处于稳定状态。
由上述技术方案可知，本发明的低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV 测试方法通过低温充电过程为保证容量接近室温容量，同时减小析锂的影响， 采取阶段充电方法，具体步骤是在室温下标准循环定容3周确定Cs，放空电， 在低温下达到平衡后，分别以1/5C、1/10C、1/20C、恒流充电到4.1V、4.15V、 4.18V，最后以1A恒流充电到上限电压4.2V。每充5％Cs后静置一定的时间， 保证OCV满足5min内小于2mV，直到充满电；本发明中的锂离子电池SOC-OCV 曲线的测试方法尤其针对额定容量不低于60Ah的三元锂离子电池。本发明简 单易行，通过低温程序充电过程减少持续充电析锂风险，测试结果更可靠。
本发明基于室温放电容量作为Cs，阶梯充电定SOC的方式对低温下三元锂 离子电池充电过程SOC-OCV曲线测试，相比传统的低温下SOC-OCV曲线测试是 以定SOC定电流充电进行，该方法测试方法充入的总容量更接近室温下的放电 容量Cs，所得SOC-OCV曲线以室温放电容量作基准，不仅可以同温度下数据对 比，不同温度的数据也可以横向比较，更有利于对结果的分析。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 具体应用实例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV测试方法，包括如下步骤：
(1)室温下标准充电和标准放电三周，取三次完整放电容量的平均值作为 Cs1，电池以空电结束；
(2)测试温度-25℃下达到热平衡(1h内温度差小于2℃)；本实施例的热 平衡为1h内温度差小于2℃
(3)以1/5C恒流充电5％Cs后静置一定时间，记录静置末端电压；
(4)重复(3)，如果1/5C恒流充电电压达到4.10V，充入电量未达5％Cs， 则以1/10C恒流充电累计达到5％Cs后静置一定时间，记录静置末端电压；
(5)重复(3)和(4)，如果1/10C恒流充电电压达到4.15V，充入电量未 达5％Cs，则以1/20C恒流充电累计达到5％Cs后静置一定时间，记录静置末端电 压；
(6)重复(3)、(4)和(5)，如果1/20C恒流充电电压达到4.18V，充入 电量未达5％Cs，则以1A恒流充电累计达到5％Cs后静置一定时间，记录静置末 端电压；
(7)重复(3)、(4)、(5)和(6)，如果累计充电电压达到4.2V而充入 电量仍未达5％Cs,则以1A恒流充电时间5h为截止条件，记录静置末端电压及 对应的SOC；
(8)由以上测试得到第一组SOC-OCV数据表，和整个测试过程的总放电容 量，记为C1。
具体的说，其中(2)中，测试温度下达热平衡的电池需要置于温度低于 -20℃环境仓中20h，具体测试温度为-25℃。
上述静置时间均大于等于1h，保证电压满足5min内小于2mV，电池处于 稳定状态。
所述待测试的三元锂离子电池的额定容量大于等于60Ah。
对比例1
对相同体系的电池，用传统的SOC-OCV测试方法，进行SOC-OCV测试，步 骤如下：
(1)室温下1/3C充放电三周，取三次完整放电容量的平均值作为Cs2，电 池以空电结束；
(2)测试温度-25℃下达到热平衡(1h内温度差小于2℃)；
(3)以恒流(1/5C)转恒压(4.2V)充电5％Cs或者至充电电流降至1/20C 停止，静置一定时间，记录静置末端电压；重复上述步骤，得到第二组SOC-OCV 数据表，和整个测试过程的总放电容量，记为C2。
通过上述方法测试后得出的测试结果如下表1、表2所示：
表1
Figure BDA0002400049650000041
表2
Figure BDA0002400049650000042
Figure BDA0002400049650000051
有上述两组数据可知，实施例1的测试充电总容量更为接近室温定容容量 Cs，达到93.11％，所得SOC-OCV数据表更加可靠，对比例1测试充电总容量明显 低于室温定容容量，只有79.44％。可见，通过本方法所测的SOC-OCV数据表与 实际SOC-OCV数据更接近。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述 实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进 行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各 实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV测试方法，其特征在于包括以下步骤：
S100、室温下对待测试的三元锂离子电池标准充电和标准放电三周，取三次完整放电容量的平均值作为Cs，电池以空电结束；
S200、测试温度下使电池达到热平衡；
S300、以1/5C恒流对电池充电5％Cs后静置，记录静置末端电压；
S400、重复S300，如果1/5C恒流充电电压达到4.10V而充入电量未达5％Cs，则以1/10C恒流充电累计达到5％Cs后静置，记录静置末端电压；
S500、重复S300和S400，如果1/10C恒流充电电压达到4.15V而充入电量未达5％Cs，则以1/20C恒流充电累计达到5％Cs后静置，记录静置末端电压；
S600、重复S300、S400和S500，如果1/20C恒流充电电压达到4.18V，充入电量未达5％Cs，则以1A恒流充电累计达到5％Cs后静置，记录静置末端电压；
S700、重复S300、S400、S500和S600，如果累计充电电压达到4.2V而充入电量仍未达5％Cs,则以1A恒流充电时间5h为截止条件，记录静置末端电压及对应的SOC；
S800、根据上述所有步骤的记录，绘制SOC-OCV数据表，和整个测试过程的总放电容量记为C1；
所述待测试的三元锂离子电池的额定容量大于等于60Ah；
所述S200中测试温度为-25℃。
2.根据权利要求1所述的低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV测试方法，其特征在于：所述S200中测试温度下达热平衡的电池需要置于温度低于-20℃环境仓中20h。
3.根据权利要求1所述的低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV测试方法，其特征在于：所述S300，S400，S500，S600中的静置时间均大于等于1h，保证电压满足5min内小于2mV，电池处于稳定状态。
4.根据权利要求1所述的低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV测试方法，其特征在于：所述S700中重复S300、S400、S500和S600，如果电压达到充电上限电压4.2V，则由1A恒流充电累计达到5％Cs时停止或者1A恒流充电时间达到5h时停止。
5.根据权利要求1所述的低温下三元锂离子电池充电过程SOC-OCV测试方法，其特征在于：所述S200的热平衡为1h内温度差小于2℃。
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