CN112666482A - 一种锂离子电池循环寿命的测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池循环寿命的测试方法及系统，属于锂离子电池技术领域，包括：采用预设的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，直至到达该阶段的充电截止SOC，分阶段充电阶段至100％SOC后停止充电；以1C倍率恒电流放电至0％SOC；循环重复上述充放电测试直至电池的容量保持率为截止测试的条件。本发明可让电池整个充电过程中充电曲线尽量地靠近最佳充电曲线，控制锂离子和电子的迁移通道及传递速率，减弱电池的极化现象，从而使电池在充电时不发生析锂现象，缩短充电时间，提高安全性能和电池的循环寿命。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池循环寿命的测试方法及系统。
背景技术
锂离子电池因其具有能量密度高，无记忆效应，自放电小且循环寿命长等优点，被广泛应用于各种数码电子器件、电动汽车和储能电站等领域。其性能主要分为电性能和安全可靠性两大类，而长期的循环寿命是衡量其电性能的重要指标之一，属于必不可少的检测项目。除了电池本身等影响因素外，不同的检测方法也会对电池的循环寿命造成影响。
现有检测方法中，锂离子电池的循环充电方式主要有以下几种：大倍率恒流充电，恒流恒压充电以及阶梯充电等。其中，大倍率恒流充电会导致电池极化增加，循环寿命降低；恒流恒压充电是目前使用较多的检测方法，但充电时间长，充电效率低；阶梯循环充电检测方法可以缩短充电时间，减弱极化现象，减少对电池循环寿命的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术中的不足，提高锂离子电池的循环寿命。
为实现以上目的，一方面，采用一种锂离子电池循环寿命的测试方法，包括如下步骤S1至S5：
S1、采用预设的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，直至电池荷电状态达到充电截止SOC；
S2、采用分阶段充电方式对锂离子电池进行充电直至电池荷电状态达到100％SOC后停止充电；
S3、对锂离子电池以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态达到0％SOC；
S4、判断锂离子电池的容量保持率是否低于截止值，若是执行步骤S5，若否重复执行步骤S1～S3；
S5、测试结束。
进一步地，所述分阶段充电方式包括4个充电阶段，所述4个充电阶段预设的充电电流分别为：I1、I2、I3和I4，充电截止SOC分别为：SOC1、SOC2、SOC3和SOC4且SOC4＝100％SOC。
进一步地，所述I1、I2、I3和I4的大小关系为：I1>I2>I3>I4。
进一步地，所述SOC1、SOC2、SOC3和SOC4的大小关系为：SOC1<SOC2<SOC3<SOC4。
进一步地，所述设定的恒定放电电流为1C倍率恒流电流。
进一步地，所述采用分阶段充电方式对锂离子电池进行充电直至电池荷电状态达到100％SOC后停止充电，包括：
第一阶段：常温下，以I1＝1C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC1＝96％SOC；
第二阶段：以I2＝0.5C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC2＝98％SOC；
第三阶段：以I3＝0.25C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC3＝99％SOC；
第四阶段：以I4＝0.1C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC4＝100％SOC停止充电。
进一步地，所述对锂离子电池以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态达到0％SOC，然后重复执行步骤S1～S3，直至锂离子电池的容量保持率低于截止值，包括：
将所述充电完成后的锂离子电池静置th后以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态为0％SOC时停止放电；
将锂离子电池静置th后重复执行步骤S1～S3，直至锂离子电池的容量保持率低于截止值。
另一方面，采用一种锂离子电池循环寿命的测试系统，包括充电模块、分阶段充电模块、放电模块、判断模块和确定模块，其中：
充电模块用于采用预设的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，直至电池荷电状态达到充电截止SOC；
分阶段充电模块用于采用分阶段充电方式对锂离子电池进行充电直至电池荷电状态达到100％SOC后停止充电；
放电模块用于对锂离子电池以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态达到0％SOC；
判断模块用于判断锂离子电池的容量保持率是否低于截止值；
确定模块用于在判断模块输出结果为否时，重复执行充电模块、分阶段充电模块、放电模块步骤，以及用于在判断模块输出结果为是时，确定测试结束。
进一步地，所述分阶段充电方式包括4个充电阶段，所述4个充电阶段预设的充电电流分别为：I1、I2、I3和I4，充电截止SOC分别为：SOC1、SOC2、SOC3和SOC4且SOC4＝100％SOC。
进一步地，所述I1、I2、I3和I4的大小关系为：I1>I2>I3>I4；所述SOC1、SOC2、SOC3和SOC4的大小关系为：SOC1<SOC2<SOC3<SOC4。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过采用分阶段充电方式让电池整个充电过程中充电曲线尽量地靠近最佳充电曲线，控制锂离子和电子的迁移通道及传递速率，减弱电池的极化现象，从而使电池在充电时不发生析锂现象，缩短充电时间，提高安全性能和电池的循环寿命。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1是一种锂离子电池循环寿命的测试方法的流程图；
图2是容量保持率曲线图。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。
如图1所示，本实施例公开了一种锂离子电池循环寿命的测试方法，包括如下步骤：
S1、采用预设的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，直至电池荷电状态达到充电截止SOC；
需要说明的时，该预设的充电电流为不析锂的极限电流。
S2、采用分阶段充电方式对锂离子电池进行充电直至电池荷电状态达到100％SOC后停止充电；
S3、对锂离子电池以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态达到0％SOC；
S4、判断锂离子电池的容量保持率是否低于截止值，若是执行步骤S5，若否重复执行步骤S1～S3；
S5、测试结束。
需要说明的是，本实施例通过采用分阶段充电的方式让电池整个充电过程中充电曲线尽量地靠近最佳充电曲线，控制锂离子和电子的迁移通道及传递速率，减弱电池的极化现象，从而使电池在充电时不发生析锂现象，缩短充电时间，提高安全性能和电池的循环寿命。
作为进一步优选的技术方案，所述分阶段充电方式包括4个充电阶段，所述4个充电阶段预设的充电电流分别为：I1、I2、I3和I4，充电截止SOC分别为：SOC1、SOC2、SOC3和SOC4且SOC4＝100％SOC。
作为进一步优选的技术方案，所述I1、I2、I3和I4的大小关系为：I1>I2>I3>I4；所述SOC1、SOC2、SOC3和SOC4的大小关系为：SOC1<SOC2<SOC3<SOC4。
作为进一步优选的技术方案，所述设定的恒定放电电流为1C倍率恒流电流。
作为进一步优选的技术方案，上述步骤S2：采用分阶段充电方式对锂离子电池进行充电直至电池荷电状态达到100％SOC后停止充电，具体为：常温下，以1C电流恒流充电，至电池荷电状态达96％SOC时，转0.5C电流恒流充电，至电池荷电状态达98％SOC时，转0.25C电流恒流充电，至电池荷电状态达99％SOC时，转0.1C电流恒流充电，至电池荷电状态为100％SOC停止充电；电池在整个充电过程中充电曲线尽量地靠近最佳充电曲线，控制锂离子和电子的迁移通道及传递速率，减弱电池的极化现象。
作为进一步优选的技术方案，将所述充电完成后的锂离子电池静置th后以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态为0％SOC时停止放电；
在锂离子电池的容量保持率不低于截止值时，将锂离子电池静置th后重复执行步骤S1～S3，直至锂离子电池的容量保持率低于截止值。
作为进一步优选的技术方案，截止值为约78％。
需要说明的是，常规循环测试方法与阶梯循环测试方法对比如下表1所示：
表1
| 步骤 | 1C常规循环 | 阶梯循环 |
| 1 | 1C CC-DC to 0％SOC | 1C CC-DC to 0％SOC |
| 2 | Rest th | Rest th |
| 3 | 1C CC-CV to 100％SOC | 1C CC to 96％SOC |
| 4 | Rest th | 0.5C CC to 98％SOC |
| 5 | 1C CC-DC to 0％SOC | 0.2C CC to 99％SOC |
| 6 | 重复步骤2-5，N次 | 0.1C CC to 100％SOC |
| 7 | / | Rest th |
| 8 | / | 1C CC-DC to 0％SOC |
| 9 | / | 重复步骤2-8，N次 |
分别按以上步骤对锂离子电池进行循环测试，数据对比结果曲线如下图2所示，可以看出优化后的阶梯循环寿命测试方法提高了锂离子电池的循环寿命。
本实施例还公开了一种锂离子电池循环寿命的测试系统，包括充电模块、分阶段充电模块、放电模块和确定模块，其中：
充电模块用于采用预设的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，直至电池荷电状态达到充电截止SOC；
分阶段充电模块用于采用分阶段充电方式对锂离子电池进行充电直至电池荷电状态达到100％SOC后停止充电；
放电模块用于对锂离子电池以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态达到0％SOC；
确定模块用于在执行充电模块、分阶段充电模块、放电模块循环执行直至锂离子电池的容量保持率低于截止值时，确定测试结束。
作为进一步优选的技术方案，所述分阶段充电方式包括4个充电阶段，所述4个充电阶段预设的充电电流分别为：I1、I2、I3和I4，充电截止SOC分别为：SOC1、SOC2、SOC3和SOC4且SOC4＝100％SOC。
作为进一步优选的技术方案，所述I1、I2、I3和I4的大小关系为：I1>I2>I3>I4；所述SOC1、SOC2、SOC3和SOC4的大小关系为：SOC1<SOC2<SOC3<SOC4。
作为进一步优选的技术方案，所述分阶段充电模块具体用于：
第一阶段：常温下，以I1＝1C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC1＝96％SOC；
第二阶段：以I2＝0.5C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC2＝98％SOC；
第三阶段：以I3＝0.25C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC3＝99％SOC；
第四阶段：以I4＝0.1C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC4＝100％SOC停止充电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池循环寿命的测试方法，其特征在于，包括：
S1、采用预设的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，直至电池荷电状态达到充电截止SOC；
S2、采用分阶段充电方式对锂离子电池进行充电直至电池荷电状态达到100％SOC后停止充电；
S3、对锂离子电池以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态达到0％SOC；
S4、判断锂离子电池的容量保持率是否低于截止值，若是执行步骤S5，若否重复执行步骤S1～S3；
S5、测试结束。
2.如权利要求1所述的锂离子电池循环寿命的测试方法，其特征在于，所述分阶段充电方式包括4个充电阶段，所述4个充电阶段预设的充电电流分别为：I1、I2、I3和I4，充电截止SOC分别为：SOC1、SOC2、SOC3和SOC4且SOC4＝100％SOC。
3.如权利要求2所述的锂离子电池循环寿命的测试方法，其特征在于，所述I1、I2、I3和I4的大小关系为：I1>I2>I3>I4。
4.如权利要求3所述的锂离子电池循环寿命的测试方法，其特征在于，所述SOC1、SOC2、SOC3和SOC4的大小关系为：SOC1<SOC2<SOC3<SOC4。
5.如权利要求1所述的锂离子电池循环寿命的测试方法，其特征在于，所述设定的恒定放电电流为1C倍率恒流电流。
6.如权利要求4所述的锂离子电池循环寿命的测试方法，其特征在于，所述采用分阶段充电方式对锂离子电池进行充电直至电池荷电状态达到100％SOC后停止充电，包括：
第一阶段：常温下，以I1＝1C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC1＝96％SOC；
第二阶段：以I2＝0.5C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC2＝98％SOC；
第三阶段：以I3＝0.25C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC3＝99％SOC；
第四阶段：以I4＝0.1C电流恒流充电，至电池荷电状态SOC4＝100％SOC停止充电。
7.如权利要求4所述的锂离子电池循环寿命的测试方法，其特征在于，所述对锂离子电池以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态达到0％SOC，然后重复执行步骤S1～S3，直至锂离子电池的容量保持率低于截止值，包括：
将所述充电完成后的锂离子电池静置t h后以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态为0％SOC时停止放电；
将锂离子电池静置t h后重复执行步骤S1～S3，直至锂离子电池的容量保持率低于截止值。
8.一种锂离子电池循环寿命的测试系统，其特征在于，包括充电模块、分阶段充电模块、放电模块、判断模块和确定模块，其中：
充电模块用于采用预设的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，直至电池荷电状态达到充电截止SOC；
分阶段充电模块用于采用分阶段充电方式对锂离子电池进行充电直至电池荷电状态达到100％SOC后停止充电；
放电模块用于对锂离子电池以设定的恒定放电电流放电至电池荷电状态达到0％SOC；
判断模块用于判断锂离子电池的容量保持率是否低于截止值；
确定模块用于在判断模块输出结果为否时，重复执行充电模块、分阶段充电模块、放电模块步骤，以及用于在判断模块输出结果为是时，确定测试结束。
9.如权利要求8所述的锂离子电池循环寿命的测试系统，其特征在于，所述分阶段充电方式包括4个充电阶段，所述4个充电阶段预设的充电电流分别为：I1、I2、I3和I4，充电截止SOC分别为：SOC1、SOC2、SOC3和SOC4且SOC4＝100％SOC。
10.如权利要求9所述的锂离子电池循环寿命的测试系统，其特征在于，所述I1、I2、I3和I4的大小关系为：I1>I2>I3>I4；所述SOC1、SOC2、SOC3和SOC4的大小关系为：SOC1<SOC2<SOC3<SOC4。
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