CN111679208A - 一种锂离子电池自放电检测的静置方法 - Google Patents

一种锂离子电池自放电检测的静置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池自放电检测的静置方法,包括以下过程,电池充入一定的电量,在充放电设备上完成一次电压筛选,对电池施加一定的压力,高温环境静置,常温环境静置,测量电池的第一次开路电压并记录时间,常温环境静置,测量电池的第二次开路电压并记录时间,筛选电压和自放电异常的电芯。本发明通过在自放电检测的静置过程中对电池施加一定的压力,力的方向垂直于正极片‑隔膜‑负极片的层状结构,从而避免自放电异常电芯因极片件间间隙过大导致未能识别异常电芯的问题。本发明筛选时间短,效率高,且筛选率接近百分百,筛选准确率大大提高。

Description

一种锂离子电池自放电检测的静置方法
技术领域
本发明属于锂离子电池自放电检测领域,尤其涉及一种锂离子电池自放电检测的静置方法。
背景技术
锂离子电池的自放电现象是指电池处于开路搁置时,其容量自发损耗的现象。同一批电池,所用材料和制程控制基本相同,当出现个别电池白放电明显偏大时,原因很可能是内部由于杂质异物、毛刺刺穿隔膜或者隔膜翻折等产生了严重的微短路。目前行业内自放电的测量方法普遍采用开路电压衰减率测量法,开路电压与电池荷电状态SOC有直接关系,只需要测量一段时间内电池的OCV的变化率,即:K=ΔOCV/Δt。记录一段时间内电池的电压变化量,通过电压的衰减以及两次测量电压的时间间隔,计算可得到电池的自放电率。通常,业内自放电检测的静置过程,电池是自然平放于静置托盘或侧放于静置筐中,电池自身未受到来自外界的任何物理压力。
目前,自放电检测静置是在电池未受到压力的自由状态下进行的。
自放电检测测量现有静置方式一般要5-30天,如缩短自放电检测的静置周期,存在异常电池未识别的风险;增加自放电检测的静置周期,虽可降低异常电池漏检概率,但增加制造周期、能耗,导致静置成本高。自放电异常电池是高风险项,常规静置模式下,异常电池容易出现漏检。锂离子电池生产过程中的多个工序电池是在受到一定的压力下测量的(例如hi-pot短路测试,夹具化成工序,夹具分容工序,模组组装后),以及直接用户和终端用户实际使用过程中电池也是受到一定压力的,无压力的静置与部分生产工艺条件和客户的实际使用情况存在差异,在使用过程中可能因为电池受到压力而触发自放电异常等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供了一种锂离子电池自放电检测的静置方法。
为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:
一种锂离子电池自放电检测的静置方法,包括以下步骤:
S1、静置前对电池进行统一充放电处理;
S2、在充放电设备上完成一次电压筛选,设定合格的电压区间,筛选出因充放电设备等异常导致的电池电压偏高或偏低;
S3、用夹具或工装对电池施加压力;
S4、再在高温30℃-60℃以内的环境下静置4h-48h,温度公差±3℃以内,时间公差±1h以内;
S5、再在常温10℃-30℃以内的环境下静置4h-24h,温度公差±2℃以内,时间公差±1h以内;
S6、在上一步常温静置的相同环境下对电池进行第一次开路电压测试;
S7、再在常温10℃-30℃以内的环境下静置4h-48h,温度公差±2℃以内,时间公差±1h以内;
S8、在上一步常温静置的相同环境下对电池进行第二次开路电压测试;
S9、通过设定的电压标准和自放电率的标准筛除异常电池。
优选的,压力设定值在2-25kg/cm2
优选的,所述步骤S6中第一次开路电压测试的测试仪表为安捷伦34461A,电压测量精度±0.2mV。
优选的,所述步骤S8中第二次开路电压测试的测试仪表为安捷伦34461A,电压测量精度±0.2mV。
优选的,压力设定值在20-25kg/cm2
优选的,步骤S4中,在高温27℃-35℃以内的环境下静置3h-24h。
优选的,步骤S5中,在常温8℃-15℃以内的环境下静置3h-24h。
优选的,步骤S7中,在常温8℃-15℃以内的环境下静置3h-24h。
采用本发明技术方案,本发明的有益效果为:本发明通过在自放电检测的静置过程中对电池施加一定的压力,力的方向垂直于正极片-隔膜-负极片的层状结构,从而避免自放电异常电芯因极片件间间隙过大导致未能识别异常电芯的问题。本发明筛选时间段,效率高,且筛选率接近百分百,筛选准确率大大提高。
附图说明
图1是本发明提供的一种锂离子电池自放电检测的静置方法原理图;
图2是本发明提供的一种锂离子电池自放电检测的静置方法与常规方法实施例一对比图;
图3是本发明提供的是本发明提供的一种锂离子电池自放电检测的静置方法施例二自放电率的箱线图;
图4是本发明提供的是本发明提供的一种锂离子电池自放电检测的静置方法施例三自放电率的箱线图;
图5是本发明提供的是本发明提供的一种锂离子电池自放电检测的静置方法施例四自放电率的箱线图。
其中,1、正极片,2、隔膜,3、负极片,4、尖锐异物,5、极片毛刺,6、圆形异物,7、隔膜翻折异常。
具体实施方式
结合附图对本发明具体方案具体实施例作进一步的阐述。
如图1所示,本发明方法的原理如下:
锂离子电池内部结构为正极片1-隔膜2-负极片3的层状结构,常规自放电检测静置过程中,电池处于自由状态,正负极1片与隔膜2之间存在一定间隙,一般在5-50μm,尤其是隔膜材料未涂覆粘结剂时,间隙更大。图1的(a)图中,隔膜2根本的作用就是隔离正极片1和负极片3,避免正极片1和负极片3直接接触发生短路。当杂质,如尖锐异物4、圆形异物6,以及极片毛刺5刺穿隔膜或者隔膜翻折异常7时(原理示意这些异常,但不仅限于这些异常)。正极片1和负极片3由于间隙的存在,即便失去隔膜2的阻隔,但也无法形成电子通路,无法形成局部短路回路;由于没有内部短路回路的存在,没有异常的容量损失,电芯存储压降无法表现异常。图1的(b)图中,在直接用户和终端用户实际使用过程中,由于电池受到一定的加持力作用,在力的作用下,正负极片间隙缩小,接触形成电子回路的机会大大增加,从而局部自放电导致电压异常。
本发明通过在自放电检测的静置过程中对电池施加一定的压力,力的方向垂直于正极片-隔膜-负极片的层状结构,从而避免自放电异常电芯因极片件间间隙过大导致未能识别异常电芯的问题。
本发明方法总体步骤概括为:电池充入一定的电量,在充放电设备上完成一次电压筛选,对电池施加一定的压力,高温环境静置,常温环境静置,测量电池的第一次开路电压并记录时间,常温环境静置,测量电池的第二次开路电压并记录时间,筛选电压和自放电异常的电芯。
具体的,包括以下步骤:
S1、静置前对电池进行统一充放电处理;要求SOC基本一致,初始开路电压基本一致。
S2、在充放电设备上完成一次电压筛选,设定合格的电压区间,筛选出因充放电设备等异常导致的电池电压偏高或偏低;
S3、用夹具或工装对电池施加压力;
S4、再在高温30℃-60℃以内的环境下静置4h-48h,温度公差±3℃以内,时间公差±1h以内;
S5、再在常温10℃-30℃以内的环境下静置4h-24h,温度公差±2℃以内,时间公差±1h以内;
S6、在上一步常温静置的相同环境下对电池进行第一次开路电压测试;
S7、再在常温10℃-30℃以内的环境下静置4h-48h,温度公差±2℃以内,时间公差±1h以内;
S8、在上一步常温静置的相同环境下对电池进行第二次开路电压测试;
S9、通过设定的电压标准和自放电率的标准筛除异常电池。
所述步骤S6中第一次开路电压测试的测试仪表为安捷伦34461A,电压测量精度±0.2mV。
所述步骤S8中第二次开路电压测试的测试仪表为安捷伦34461A,电压测量精度±0.2mV。
实施例一、
如图2所示,取500只容量52Ah某型号软包电池,先充电至60%SOC,用常规静置流程测试电芯的自然状态下的自放电率。测试结束后再用相同的电池,充电至相同的60%SOC,对电池施加22kg/cm2的压力,再测试加压状态下的自放电率,两次测试过程除电池是否受到压力外,其他影响因素如SOC、静置时间、静置温度、静置场地、测量仪器等均保持不变,将两次自放电数据进行对比和对异常电池进行拆解分析。具体测试流程如下:
常规流程:电池充入60%SOC→在充放电设备上完成一次电压筛选→电池自然放置于静置筐中→高温45±3℃静置24h→常温25±2℃静置24h→测量电池的第一次开路电压并记录时间→常温25±2℃静置36h→测量电池的第二次开路电压并记录时间。两只未筛出,筛选率为99.6%。
本方法流程:电池充入60%SOC→在充放电设备上完成一次电压筛选→电池施加24kg/cm2的压力→高温45±3℃静置24h→常温25±2℃静置24h→测量电池的第一次开路电压并记录时间→常温25±2℃静置36h→测量电池的第二次开路电压并记录时间。通过本实施例步骤得出的筛选率为100%。
实施例二、
如图3所示,通过本方法流程,选取800电池,电池充入60%SOC→在充放电设备上完成一次电压筛选→电池施加15kg/cm2的压力→高温30℃静置12h→常温25℃静置12h→测量电池的第一次开路电压并记录时间→常温25℃静置12h→测量电池的第二次开路电压并记录时间。通过本实施例步骤得出的筛选率为100%。
实施例三、
如图4所示,通过本方法流程,选取1000电池,电池充入60%SOC→在充放电设备上完成一次电压筛选→电池施加15kg/cm2的压力→高温40℃静置12h→常温12℃静置10h→测量电池的第一次开路电压并记录时间→常温12℃静置12h→测量电池的第二次开路电压并记录时间。通过本实施例步骤得出的筛选率为100%。
实施例四、
如图5所示,通过本方法流程,选取600电池,电池充入60%SOC→在充放电设备上完成一次电压筛选→电池施加25kg/cm2的压力→高温33℃静置12h→常温12℃静置16h→测量电池的第一次开路电压并记录时间→常温12℃静置16h→测量电池的第二次开路电压并记录时间。通过本实施例步骤得出的筛选率为100%。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种锂离子电池自放电检测的静置方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、静置前对电池进行统一充放电处理;
S2、在充放电设备上完成一次电压筛选,设定合格的电压区间,筛选出因充放电设备等异常导致的电池电压偏高或偏低;
S3、用夹具或工装对电池施加压力;
S4、再在高温30℃-60℃以内的环境下静置4h-48h,温度公差±3℃以内,时间公差±1h以内;
S5、再在常温10℃-30℃以内的环境下静置4h-24h,温度公差±2℃以内,时间公差±1h以内;
S6、在上一步常温静置的相同环境下对电池进行第一次开路电压测试;
S7、再在常温10℃-30℃以内的环境下静置4h-48h,温度公差±2℃以内,时间公差±1h以内;
S8、在上一步常温静置的相同环境下对电池进行第二次开路电压测试;
S9、通过设定的电压标准和自放电率的标准筛除异常电池。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池自放电检测的静置方法,其特征在于,压力设定值在2-25kg/cm2
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池自放电检测的静置方法,其特征在于,所述步骤S6中第一次开路电压测试的测试仪表为安捷伦34461A,电压测量精度±0.2mV。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池自放电检测的静置方法,其特征在于,所述步骤S8中第二次开路电压测试的测试仪表为安捷伦34461A,电压测量精度±0.2mV。
5.如权利要求2所述的一种锂离子电池自放电检测的静置方法,其特征在于,压力设定值在20-25kg/cm2
6.如权利要求1所述的一种锂离子电池自放电检测的静置方法,其特征在于,步骤S4中,在高温27℃-35℃以内的环境下静置3h-24h。
7.如权利要求1所述的一种锂离子电池自放电检测的静置方法,其特征在于,步骤S5中,在常温8℃-15℃以内的环境下静置3h-24h。
8.如权利要求1所述的一种锂离子电池自放电检测的静置方法,其特征在于,步骤S7中,在常温8℃-15℃以内的环境下静置3h-24h。
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