CN112354897B - 一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法 - Google Patents
一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法，包括以下步骤：将电芯容量进行筛选分类；将电芯放置于恒温房内，直到电芯的温度与恒温房的环境温度相同；对电芯进行充放电采集电压数据并绘制图像；在图像上获取a点电压、b点电压以及点a到点b的时间；根据步骤4所述三项参数对电芯进行分档再次分类。上述技术方案通过电芯放电过程中后，由于过电势造成的电化学极化和浓差极化的恢复曲线，也就是电压反弹曲线来评价锂离子电池实际使用过程中的电芯一致性，从而减少电池组的容量损失，提高电池组的使用寿命，减小内阻增大。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池检测领域，尤其涉及一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法。
背景技术
有资料显示，电芯的一致性是动力电池比较重要的一项指标,单体电芯性能的优劣决定着电池组整体的性能水平,如果存在一致性问题,单体电芯在进行多种串并联后,会直接影响电池组的寿命、安全以及动力电池的制造成本和维护成本。
现有方案对电芯一致性的控制主要在：生产过程措施；配组过程的措施保证电池组采用统一规格、型号的电池，保证电池出厂质量尤其是初始电压的一致性，筛选条件：电压、内阻和电池化成数据；电池均衡管理等。
现有锂离子电池一致性的保证，尤其是配组过程，最常使用的评价方法是极差系数法、标准差系数法和阀值法，利用设定时间间隔内由各个检测点构成电池充放电曲线的形状、距离、面积来进行科学分类，从而判定电池的一致性。目前的方法没有对实际使用过程中电芯的一致性进行非常全面的评价，例如电动车使用过程中满放是在不同时间间隔中进行多次放电。
中国专利文献CN108776307A公开了一种“基于电芯产热量的锂离子电芯一致性筛选方法”。判断方法包括以下步骤：包括：将N个电芯放置于恒温房内，直到N个电芯的温度与恒温房的环境温度相同；对N个电芯进行充放电测试；基于N个电芯充放电测试过程中电芯的放电容量和放电电压对N个电芯进行初步筛选，得到M个初步合格电芯；根据M个初步合格电芯充放电测试过程中电芯的产热量和散热量的差值与预设阈值对M个初步合格电芯进行第二次筛选，得到X个合格电芯。上述技术方案采用充放电时的产热量和散热量的差值与预设阈值进行筛选判断电芯一致性，对电芯造成损伤大，降低电芯的使用寿命。
发明内容
本发明主要解决原有的技术方案电芯检测影响电芯使用寿命的技术问题，提供一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法，通过电芯放电过程中后，由于过电势造成的电化学极化和浓差极化的恢复曲线，也就是电压反弹曲线来评价锂离子电池实际使用过程中的电芯一致性，从而减少电池组的容量损失，提高电池组的使用寿命，减小内阻增大。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：
(1)将电芯容量进行筛选分类；根据电芯容量进行第一次分类。
(2)将电芯放置于恒温房内，直到电芯的温度与恒温房的环境温度相同；电芯放置前首先对电芯进行充电，充电结束后放置于恒温房内进行静置。
(3)对电芯进行充放电采集电压数据并绘制图像；
(4)在图像上获取a点电压、b点电压以及点a到点b的时间；
(5)根据步骤4所述三项参数对电芯进行分档再次分类。
作为优选，所述的步骤1对电芯容量进行检测，根据检测结果将电芯根据容量大小分类，并实现第一次筛选。
作为优选，所述的步骤2中恒温房温度为25摄氏度。25摄氏度接近室温，更能反映出正常环境下电芯的状态。
作为优选，所述的步骤，2中电芯静置时间为1min到2400min。静置时间依据电芯具体状态判定，以达到恒温房温度为目的。
作为优选，所述的步骤3电芯充电完成后对电芯进行步骤2的静置处理。先充电在进行静置，避免充电时温度变化增加静置时间。
作为优选，所述的步骤3绘制图像内容为电芯放电至一定荷电状态后电压反弹曲线。
作为优选，所述的步骤4中a点为放电到一定荷电状态的电压，b点为放电结束后电压反弹后的最高电压，a点到b点的时间为放电后最低电压反弹到最高电压所用时间。
作为优选，所述的a点到b点的时间，即放电后最低电压反弹到最高电压所用时间同样适用于充电过程。
本发明的有益效果是：
1.通过电芯放电过程中后，根据过电势造成的电化学极化和浓差极化的恢复曲线，也就是电压反弹曲线来评价锂离子电池实际使用过程中的电芯一致性。
2.减少电池组的容量损失。
3.提高电池组的使用寿命，减小电池组的内阻增大。
4.降低动力电池的制造成本和维护成本。
附图说明
图1是本发明的一种电压反弹曲线图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本实施例的一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)对电芯容量进行检测，根据检测结果将电芯根据容量大小分类，并实现第一次筛选。
(2)将电芯放置于恒温房内，恒温房温度为25摄氏度，25摄氏度接近室温，更能反映出正常环境下电芯的状态。电芯静置时间为1min到2400min，直到电芯的温度与恒温房的环境温度相同。
电芯放置前首先对电芯进行充电，充电结束后放置于恒温房内进行静置。先充电在进行静置，避免充电时温度变化增加静置时间。
(3)对电芯进行充放电采集电压数据并绘制图像，绘制图像内容为电芯放电至一定荷电状态后电压反弹曲线。
(4)在图像上获取a点电压、b点电压以及点a到点b的时间。其中，a点为放电到一定荷电状态的电压，b点为放电结束后电压反弹后的最高电压，a点到b点的时间为放电后最低电压反弹到最高电压所用时间。a点到b点的时间，即放电后最低电压反弹到最高电压所用时间同样适用于充电过程。
(5)根据步骤4所述三项参数对电芯进行分档再次分类。最后对电芯经过两次筛选分类，实现电芯一致性，降低动力电池的制造成本和维护成本，增加使用寿命。
实施例，使用4只50Ah的电芯，其中一只异常电芯二次分容后电芯容量比正常电芯少15mA，恒压恒流0.05C充电截止后0.3C放电至30％荷电状态，电压比正常电芯低5mv，在此电压平台范围5mV对应的容量为600mA，反弹至最高电压比正常电芯小了0.5～1.5mV，但是反弹时间为54h，为正常电芯的2倍以上。如果仅对电芯容量进行分档，电动车的电池组在使用过程中会出现类似的放电容量相同，放电电压和电压反弹及反弹所需时间不一致的情况。电动车在使用过程中多次不同路程放电、停滞不同时间后启动会造成放电状态不一致的叠加，同时大电流放电也会加剧这种情况。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了电芯、恒温房、电压反弹等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (6)
1.一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将电芯容量进行筛选分类；
(2)将电芯放置于恒温房内，直到电芯的温度与恒温房的环境温度相同；
(3)对电芯进行充放电采集电压数据并绘制图像；
(4)在图像上获取a点电压、b点电压以及点a到点b的时间，a点为放电到一定荷电状态的电压，b点为放电结束后电压反弹后的最高电压，a点到b点的时间为放电后最低电压反弹到最高电压所用时间，所述a点到b点的时间，即放电后最低电压反弹到最高电压所用时间同样适用于充电过程；
(5)根据步骤4所述三项参数对电芯进行分档再次分类。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法，其特征在于，所述步骤1对电芯容量进行检测，根据检测结果将电芯根据容量大小分类，并实现第一次筛选。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法，其特征在于，所述步骤2中恒温房温度为25摄氏度。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法，其特征在于，所述步骤2中电芯静置时间为1min到2400min。
5.根据权利要求1或3或4所述的一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法，其特征在于，所述步骤3电芯充电完成后对电芯进行步骤2的静置处理。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池实际应用过程中电芯一致性的筛选方法，其特征在于，所述步骤3绘制图像内容为电芯放电至一定荷电状态后电压反弹曲线。
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