CN111430823B - 一种电动汽车动力锂电池系统的集成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动汽车动力锂电池系统的集成方法，所述集成方法包括：提供一组电池，然后将该组电池在不同的倍率下充放电循环，记录单位时间内的电压变化率，温度变化率，充放电效率以及电池容量，然后将温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池容量均符合要求的电池进行首次配组；然后调整环境温度为预定温度，将配组后的电池在预定温度下在不同的倍率下充放电循环，记录单位时间内的电压变化率，温度变化率。由本发明提供的集成方法得到的电池组，具有良好的容量和温度的均一性能以及接近的循环寿命，免维护时间长，避免频繁的报废和维护电池组中的单体电池，全寿命周期价值高。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池的制备方法，进一步涉及一种消毒机器人用锂离子电池制备方法。
背景技术
随着电动汽车的快速推广应用，预计未来几年动力电池将进入大规模退役阶段，电动汽车对动力电池的性能要求较高，当动力电池的容量下降到不满足续航里程要求时，须对电池进行更换。因此如何集成电动汽车动力锂电池系统，提高资源利用率、避免环境污染、增加全寿命周期价值，成为影响电动汽车未来发展的重要问题。由本发明提供的集成方法得到的电池组，具有良好的容量和温度的均一性能以及接近的循环寿命，免维护时间长，避免频繁的报废和维护电池组中的单体电池，全寿命周期价值高。
发明内容
本发明提供了一种电动汽车动力锂电池系统的集成方法，所述集成方法包括：提供一组电池，然后将该组电池在不同的倍率下充放电循环，记录单位时间内的电压变化率，温度变化率，充放电效率以及电池容量，然后将温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池容量均符合要求的电池进行首次配组；然后调整环境温度为预定温度，将配组后的电池在预定温度下在不同的倍率下充放电循环，记录单位时间内的电压变化率，温度变化率，充放电效率以及电池容量，然后将温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池容量均符合要求的电池进行二次配组；将二次配组的电池升温至第二预定温度，然后在第三预定温度的环境温度下充放电预定时间，测量得到电池温度，将电池温度差值符合要求的电池进行三次配组，将三次配组后在同一组的电池电连接组成电动汽车动力锂电池系统。由本发明提供的集成方法得到的电池组，具有良好的容量和温度的均一性能以及接近的循环寿命，免维护时间长，避免频繁的报废和维护电池组中的单体电池，全寿命周期价值高。
本发明的集成方法，首次使用了电池之间温度变化率/电压变化率的差值的参数，由于电池组都会设置均衡电路，当电池组中单体电池的电压高于其他电池电压时，均衡电路会均衡电流从而停止对该单体电池充电，但是，当该单体电池的电压变化和其他电池电池的电压变化一致时，则不会启动均衡电路，此时，如果该单体单体由于内部环境差异导致该单体电池发热，则电池组温度控制系统难以基于某一个电池发热而启动冷却系统，即使启动冷却系统，一般会对整体电池组进行降温，而对于消除电池之间的温差并没有积极的效果，因此，本发明的集成方法将该参数作为配组的重要参数，从而从根源上避免了这类单体电池的存在，从而有利于电池组温度的统一管理。
具体的方案如下：
一种电动汽车动力锂电池系统的集成方法，所述集成方法包括：
1)提供一组电池；将该组电池在第一电流下恒流充放电循环，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池容量；
2)将该组电池在第二电流下恒流充放电循环，所述第二电流高于第一电流，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池容量；
3)将步骤1和步骤2测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池容量均符合要求的电池进行首次配组；
4)调整环境温度为预定温度，将配组后的电池在预定温度下在第一电流下恒流充放电循环，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池容量；
5)将该组电池在预定温度下在第二电流下恒流充放电循环，所述第二电流高于第一电流，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池容量；
6)将步骤4和步骤5的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池容量均符合要求的电池进行二次配组；
7)将二次配组的电池升温至第二预定温度，然后在第三预定温度的环境温度下充放电预定时间，测量得到电池温度，将电池之间的温度差值符合要求的电池进行三次配组；
8)将三次配组后在同一组的电池电连接组成电动汽车动力锂电池系统。
进一步的，所述电池容量为电池的放电容量；所述充放电效率为电池放电容量/电池充电容量。
进一步的，步骤3和步骤6中，配为同一组的电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池容量之间的差值在2％以内。
进一步的，所述第一电流为0.1-0.5C；所述第二电流为0.5-1C。
进一步的，所述第一预定温度40-50℃；所述第二预定温度为50-70℃；所述第三预定温度为15-25℃。
进一步的，所述步骤7中配为同一组的电池之间的温度差值在5％以内。
进一步的，一种电动汽车动力锂电池系统的集成方法，所述集成方法包括：
1)提供一组电池；将该组电池以0.1-0.5C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
2)将该组电池以0.5-1C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
3)将步骤1和步骤2测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
4)调整环境温度为40-50℃，将步骤1配组后同一组的电池以0.1-0.5C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
5)将该组电池在环境温度为40-50℃下以0.5-1C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
6)将步骤4和步骤5测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
7)将步骤6配组后同一组的电池升温至50-70℃，然后在15-25℃的环境温度下以0.5C的电流恒流充放电60分钟，测量得到电池温度，将电池之间的温度差值在5％以内的电池配为同一组；
8)将步骤7配组后在同一组的电池电连接组成电动汽车动力锂电池系统。
本发明具有如下有益效果：
1)、本发明的集成方法的第一发明点，首次使用了电池之间温度变化率/电压变化率的差值这样的参数，由于电池组都会设置均衡电路，当电池组中单体电池的电压高于其他电池电压时，均衡电路会均衡电流从而停止对该单体电池充电，但是，当该单体电池的电压变化和其他电池电池的电压变化一致时，则不会启动均衡电路，此时，如果该单体单体由于内部环境差异导致该单体电池发热，则电池组温度控制系统难以基于某一个电池发热而启动冷却系统，即使启动冷却系统，一般会对整体电池组进行降温，而对于消除电池之间的温差并没有积极的效果，因此，本发明的集成方法将该参数作为配组的重要参数，从而从根源上避免了这类单体电池的存在，从而有利于电池组温度的统一管理。
2)、本发明的第二发明点，还首次采用了电池在工作时的降温速度作为配组参数，来模拟当电池组冷却剂在工作时，电池之间造成温度差的情况，选择热传导系数相对一致的电池，从而使电池组的单体电池之间在冷却时保持温度一致。
3)、本发明的第三发明点，在不同的环境温度，不同的电流下分别测量得到上述参数，从而确保电池在不同的工作环境下保持一致。
4)、本发明的第四发明点，在配组的过程中，除了考察电池的特定的温度变化参数，如温度随电压的变化速率，单位时间内的电压变化率为每分钟的电压变化；单位时间内的温度变化率位每分钟的温度变化；温度变化率/电压变化率为同一时间点下的△温度/△电压；以及电池工作时的降温速度，充分考虑到了电池的容量均衡管理和温度均衡管理。还考虑了一般性参数，如电池的容量，充放电效率等，选择容量一致，并且充放电效率一致的电池，从而避免均衡电路造成的能量浪费。
具体实施方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
实施例1
1)提供一组电池；将该组电池以0.1C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
2)将该组电池以0.5C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
3)将步骤1和步骤2测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
4)调整环境温度为40℃，将步骤1配组后同一组的电池以0.1C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
5)将该组电池在环境温度为40℃以0.5C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
6)将步骤4和步骤5测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
7)将步骤6配组后同一组的电池升温至50℃，然后在15℃的环境温度下以0.5C的电流恒流充放电60分钟，测量得到电池温度，将电池之间的温度差值在5％以内的电池配为同一组；
8)将步骤7配组后在同一组的电池电连接组成电动汽车动力锂电池系统。
实施例2
1)提供一组电池；将该组电池以0.5C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
2)将该组电池以1C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
3)将步骤1和步骤2测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
4)调整环境温度为50℃，将步骤1配组后同一组的电池以0.5C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
5)将该组电池在环境温度为50℃以1C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
6)将步骤4和步骤5测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
7)将步骤6配组后同一组的电池升温至70℃，然后在25℃的环境温度下以0.5C的电流恒流充放电60分钟，测量得到电池温度，将电池之间的温度差值在5％以内的电池配为同一组；
8)将步骤7配组后在同一组的电池电连接组成电动汽车动力锂电池系统。
实施例3
1)提供一组电池；将该组电池以0.3C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
2)将该组电池以0.8C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
3)将步骤1和步骤2测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
4)调整环境温度为45℃，将步骤1配组后同一组的电池以0.3C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
5)将该组电池在环境温度为45℃下以0.8C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
6)将步骤4和步骤5测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
7)将步骤6配组后同一组的电池升温至60℃，然后在20℃的环境温度下以0.5C的电流恒流充放电60分钟，测量得到电池温度，将电池之间的温度差值在5％以内的电池配为同一组；
8)将步骤7配组后在同一组的电池电连接组成电动汽车动力锂电池系统。
实施例4
1)提供一组电池；将该组电池以0.2C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
2)将该组电池以0.9C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
3)将步骤1和步骤2测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在1％以内，充放电效率满足高于99％和电池放电容量之间的差值在1％以内的电池配为同一组；
4)调整环境温度为45℃，将步骤1配组后同一组的电池以0.2C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
5)将该组电池在环境温度为45℃下以0.9C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
6)将步骤4和步骤5测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在1％以内，充放电效率满足高于99％和电池放电容量之间的差值在1％以内的电池配为同一组；
7)将步骤6配组后同一组的电池升温至65℃，然后在25℃的环境温度下以0.5C的电流恒流充放电60分钟，测量得到电池温度，将电池之间的温度差值在3％以内的电池配为同一组；
8)将步骤7配组后在同一组的电池电连接组成电动汽车动力锂电池系统。
对比例1
提供相同的一组锂离子电池，0.5C的电流下充放电循环5次，1C的电流下充放电循环5次，将充放电效率在99％以上，电池放电容量之间的差值在1％以内的电池配为同一组以内的电池配组。
测试与结果
电池组性能测试，实施例和比较例得到的配组电池各50个，组成电池组，测量电池组的循环寿命、以及常温循环300次后单体电池容量以及温度的最高值与最低值的差值相对于电池额定容量和平均温度的百分比。由表1可见，比较例1的电池组随着循环次数的增加，容量和温度的分布区间都发生了较大的变化，单体电池之间的差异化明显，寿命受到影响。而本发明实施例中的电池组在循环寿命上表现更好，容量和电池温度的分布上更加均匀。
表1
| 循环寿命 | △容量％ | △温度％ | |
| 实施例1 | 1325 | 8.3 | 9.6 |
| 实施例2 | 1367 | 7.9 | 9.8 |
| 实施例3 | 1402 | 8.1 | 9.4 |
| 实施例4 | 1435 | 7.6 | 8.8 |
| 比较例1 | 984 | 12.6 | 19.7 |
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种电动汽车动力锂电池系统的集成方法，所述集成方法包括：
1)提供一组电池；将该组电池在第一电流下恒流充放电循环，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池容量；
2)将该组电池在第二电流下恒流充放电循环，所述第二电流高于第一电流，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池容量；
3)将步骤1和步骤2测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池容量均符合要求的电池进行首次配组；
4)调整环境温度为第一预定温度，将配组后的电池在预定温度下在第一电流下恒流充放电循环，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池容量；
5)将该组电池在第一预定温度下在第二电流下恒流充放电循环，所述第二电流高于第一电流，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池容量；
6)将步骤4和步骤5的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池容量均符合要求的电池进行二次配组；
7)将二次配组的电池升温至第二预定温度，然后在第三预定温度的环境温度下充放电预定时间，测量得到电池温度，将电池之间的温度差值符合要求的电池进行三次配组；
8)将三次配组后在同一组的电池电连接组成电动汽车动力锂电池系统。
2.如上述权利要求1所述的集成方法，所述电池容量为电池的放电容量；所述充放电效率为电池放电容量/电池充电容量。
3.如上述权利要求1所述的集成方法，步骤3和步骤6中，配为同一组的电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池容量之间的差值在2％以内。
4.如上述权利要求1所述的集成方法，所述第一电流为0.1-0.5C；所述第二电流为0.5-1C。
5.如上述权利要求1所述的集成方法，所述第一预定温度40-50℃；所述第二预定温度为50-70℃；所述第三预定温度为15-25℃。
6.如上述权利要求1所述的集成方法，所述步骤7中配为同一组的电池之间的温度差值在5％以内。
7.一种电动汽车动力锂电池系统的集成方法，所述集成方法包括：
1)提供一组电池；将该组电池以0.1-0.5C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
2)将该组电池以0.5-1C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
3)将步骤1和步骤2测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
4)调整环境温度为40-50℃，将步骤1配组后同一组的电池以0.1-0.5C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
5)将该组电池在环境温度为40-50℃下以0.5-1C恒流充放电循环5次，记录单位时间内的电压变化率，记录单位时间内的温度变化率，充放电效率以及电池放电容量；
6)将步骤4和步骤5测量得到的温度变化率/电压变化率，充放电效率和电池放电容量满足电池之间的温度变化率/电压变化率的差值满足在2％以内，充放电效率满足高于98％和电池放电容量之间的差值在2％以内的电池配为同一组；
7)将步骤6配组后同一组的电池升温至50-70℃，然后在15-25℃的环境温度下以0.5C的电流恒流充放电60分钟，测量得到电池温度，将电池之间的温度差值在5％以内的电池配为同一组；
8)将步骤7配组后在同一组的电池电连接组成电动汽车动力锂电池系统。
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