CN112684356A - 一种锂离子电池的循环测试方法 - Google Patents
一种锂离子电池的循环测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112684356A CN112684356A CN202011198303.0A CN202011198303A CN112684356A CN 112684356 A CN112684356 A CN 112684356A CN 202011198303 A CN202011198303 A CN 202011198303A CN 112684356 A CN112684356 A CN 112684356A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- capacity
- constant
- voltage
- charging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 75
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 25
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 claims description 12
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 claims description 4
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 16
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O Chemical compound [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电池的循环测试方法，包括以下步骤：S1.电池初始状态记录，S2.测试恒定容量，S3.恒定容量循环测试，其中循环测试以恒定容量为基准对电池进行恒流充电，记录每次放电容量，计算保持率。本发明中的充电方式是以恒定容量为截止，能够保证材料每次脱锂量一致，从而提高锂电池的循环性能和使用寿命，同时本发明还通过计算循环过程中截止电压的增加量来评估电池内阻的变化。
Description
技术领域
本发明涉及测试蓄电池的技术领域，更具体地说，它涉及一种锂离子电池的循环测试方法。
背景技术
随着全球能源危机逐步加深，作为新能源及环保低碳的电动汽车得到快速发展。电动汽车的动力来源于电池，电池性能的优劣直接决定电动汽车的续航能力以及安全性能。锂离子电池因其单体电池工作电压高、比能量大、无记忆效应等优点在电动汽车中得到广泛应用，属于当前主流汽车商采用的电池类型之一。
锂离子电池充放电的本质在于，充电过程中，锂离子从正极材料中脱出嵌入负极材料中，在放电过程中，锂离子从负极材料中脱出返回正极，在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌，因此，电池所放出的比容量等同于负极脱锂数量。随着电池充放电的循环进行，电池内部伴随的副反应增多，活性材料内阻增大，以及伴随电解质分解、SEI膜重组等的影响，使电池欧姆内阻和极化内阻也在不断增加，导致放电过程中锂离子未从负极全部脱出，使得其放电容量降低，因而锂离子电池在充放电的循环过程中具有逐渐衰减的特性。为了保证电动汽车的正常续航能力，对锂离子电池的循环寿命有严格要求。
目前，锂离子电池循环寿命的测试主要采用国家标准《GB/T 31484-2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》。该标准中对于锂离子电池的循环寿命测试方法，首先将电池以1C放电至终止条件，搁置不小于30min后，以电流1C恒流充电至规定的充电截止电压时转为恒压充电，至充电截止电流降至0.05C时停止充电，再以1C放电至规定的放电终止条件，记录放电容量，将充电放电过程连续循环500次，若放电容量高于初始容量的90%，则终止试验；若放电容量低于初始容量的90%，则继续循环500次，判断放电容量是否高于初始容量的80%。
上述锂离子电池循环寿命的测试采用的恒流恒压充电模式，该充电模式目前普遍应用于锂电池的充电和测试过程，具有充电效率高，对锂电池循环使用性能影响小的优点。但是，采用恒流恒压充电模式，在充放电过程中，电池过早的达到终止电压而进行恒压充电模式，恒流充电容量也随之减小。而通过提高电池的充电截止电压，以实现提高电池的充放电容量，增大电池的能量密度也并不可行。因为电池在更高的电压下工作时，电极材料结构会发生变化，影响活性材料的结构稳定性，导致电池内阻增加，电池的循环容量保持率随着充电截止电压的增高而迅速衰减。并且仅采用记载放电容量的方式，并不能评估电池内阻的变化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池的循环测试方法，满足锂离子电池充电性能的同时能够有效提高锂离子电池的循环性能和使用寿命，本发明还能够通过计算循环过程中截止电压的增加数值来评估电池内阻的变化。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种锂离子电池的循环测试方法，包括以下步骤：
S1. 电池初始状态记录：选取刚分容结束的新鲜电池作为待测电池，将电池放置于指定温度下的恒温设备中搁置4~24h确保电池温度与环境温度一致，测试并记录电池初始电压、内阻、厚度；
S2. 测试恒定容量：将电池放置于指定温度下的恒温设备中搁置4~24h确保电池温度与环境温度一致，将电池以电流I1恒流充电至充电截止电压V1后，转为恒压充电，至充电电流降至I2时停止充电，充电后搁置5~60min，再以I3放电至下限电压V2，记录恒流充电时间t1，恒流放电时间t2，其中I1为0.1C~5C(A)，C为1小时率额定容量，V1为3.7V~4.7V，I2为0.01C~0.5C(A)，I3为0.1C~5C(A)，V2为2.2V~3.4V，记录恒流充电容量、恒压充电容量以及放电容量；循环5次后，计算充放电容量变化值是否小于额定容量的2%，若小于2%，记录此时恒流阶段充电容量为C1，恒压阶段充电容量为C2，放电容量为C3，确定此次恒流阶段充电容量C1为恒定容量；若充放电容量变化值大于2%，则继续循环，直至电池充放电容量变化值小于额定容量的2%；
S3. 恒定容量循环测试，将电池放置于指定温度下的恒温设备中搁置4~24h确保电池温度与环境温度一致，以电流I1恒流充电至恒定容量C1截止，记录充电截止电压V3；静置5~60min后，以I3恒流放电至下限电压V2，记录放电容量C4；循环n次，依次记录按照恒定容量C1充电的截止电压V3-1、V3-2、V3-1…V3-n，以及放电容量C4-1、C4-2、C4-3…C4-n，其中n为50~200次。
本发明的锂离子电池的循环测试方法，通过改变充电截止条件改善由于循环电池极化增加造成电池过早的进入恒压充电模式。在充电过程中可以设定一定电流进行恒流充电，并规定充电时间，保证充电容量恒定的情况下，随着循环的进行，充电截止电压会不断的增加以便保持在循环过程中达到设定的恒定容量，能够保证材料每次脱锂量一致，放电容量和能量的保持率相对于恒压充电循环模式有所提高，从而克服恒电池过早的达到截止电压而导致充电容量随之减小的缺陷。另外可以通过计算每次截止电压增加值评估电池内部极化情况。
循环测试时设定的恒定容量根据电池本身的性能进行测试，通过采用5次或5次以上恒流充电至截止电压以及恒流放电至截止电压，使得充放电容量处于稳定的状态，减小测量误差。
进一步的，上述步骤S1中，电池初始状态的电压、内阻和厚度保持在统一的SOC下进行。
采用上述技术方案，能够提高测量的精确度。
进一步的，电池初始状态为50%SOC。
采用上述技术方案，能够模拟电池使用过程中的状态。
进一步的，上述步骤S1中，电池直流内阻测试如下：
将电池搁置在指定温度的恒温设备中，根据恒定容量依次调整DOD至0%、10%、20%…90%，调整每个荷电状态后搁置1h，记录电压V和交流内阻R，并进行3C放电10s，计算10s直流放电内阻；
接着将电池1C恒流放电至下限电压，记录此时荷电状态为0%SOC，依次调整SOC至0%、10%、20%…90%，接着搁置1h后记录电池的电压V和交流内阻R，并进行3C充电10s，计算此时10s直流充电内阻；
在上述直流内阻测试中设置安全保护电压。
采用上述技术方案，能够模拟电池不同状态，并记录不同状态下的电池直流内阻。
进一步的，上述循环测试方法还包括步骤S4：重复上述步骤S2-S3，直至测试电池达到寿命结束，寿命结束状态为充电截止电压达到V3的上限值，V3不超过安全上限电压值。
本发明的循环测试方法，电池在循环测试过程中，内部电阻逐渐增大，采用恒流充电容易达到截止电压，而无法达到恒定容量充电的效果，因此，需要针对电池容量的衰减特性，对不同阶段循环测试的电池充电所设置的恒定电容进行校正，直至充电截止电压达到V3的上限值，电池寿命结束。恒流充电过程中电阻的增大会导致电压上升，但是电压过高，电极材料结构会发生变化，影响活性材料的结构稳定性，进一步导致电池内阻增加，电池的循环容量保持率随着充电截止电压的增高而迅速衰减。通过采用上述技术方案，将截止电压限定在安全电压范围内，避免对电池的结构稳定性造成不利影响而导致容量保持率迅速衰减。
进一步的，测试环境的相对湿度为15%~90%，大气压力为86kPa~106kPa。
采用上述技术方案，使得测试时的环境能够模拟电池使用时的环境，提高测试结果的参考性。
进一步的，步骤S1-S3中的指定温度为-25℃~80℃。
进一步的，步骤S1-S3中的指定温度为25℃±2℃。
本发明的测试方法能够测试在较佳温度下的蓄电池的循环性能。
采用上述技术方案，使得电池的充放电过程处于较佳的温度下进行。
进一步的，步骤S1-S3中电池在恒温设备中搁置的时间为8h以上。
采用上述技术方案，使得电池的温度能够与环境的温度一致，避免环境温度对电池的性能造成不利影响。
进一步的，测试电池温度的温感线采集位置为电池主体温度和极耳/极柄处温度。
采用上述技术方案，在电池的关键部位进行温度测试，能够更好地反映电池的温度进行。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的锂离子电池的循环测试方法，采用恒定容量充电，能够保证材料每次脱锂量一致，放电容量和能量的保持率相对于恒压充电循环模式有所提高，从而克服恒电池过早的达到截止电压而导致充电容量随之减小的缺陷；
2、在充电过程中可以设定一定电流进行恒流充电，并规定充电时间，保证充电容量恒定的情况下，随着循环的进行，充电截止电压会不断的增加以便保持在循环过程中达到设定的恒定容量，通过计算每次截止电压增加值评估电池内部极化情况；
3、通过采用5次或5次以上恒流充电至截止电压以及恒流放电至截止电压，使得充放电容量处于稳定的状态，减小测量误差；
4、本发明的针对电池容量的衰减特性，对不同阶段循环测试的电池充电所设置的恒定电容进行校正，提高测量精确性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种锂离子电池的循环测试方法，其中锂离子电池采用镍钴锰酸锂三元电池，包括以下步骤：
S1.电池初始状态记录：选取三个批次刚分容结束的新鲜电池1＃、2＃、3＃作为待测电池，将3支电池放置于25℃±2℃的恒温设备中搁置8h以上确保电池温度与环境温度一致。测试电池温度的温感线采集位置为电池主体温度和极耳/极柄处温度，环境中的相对湿度为45%，大气压力为101kPa，后续步骤与此相同。将电池SOC状态调整至50%，采用内阻仪测试3支电池的初始电压和交流内阻、厚度，交流内阻为频率1kHz的内阻，记录电池初始电压和交流内阻。
S2.测试恒定容量：将3支电池放置于25℃±2℃的恒温设备中搁置8h以上确保电池温度与环境温度一致，将电池以1C恒流充电至充电截止电压4.2V后，转为恒压充电，至充电电流降至0.5C时停止充电，充电后搁置30min，再以1C放电至下限电压3.0V，记录1＃、2＃、3＃电池的恒流充电时间分别为t11、t12、t13，恒流放电时间分别为t21、t22、t23；循环5次后，计算充放电容量变化值，经计算，1＃、2＃电池循环5次后充放电容量变化值小于额定容量的2%，记录此时1＃、2＃电池的恒流阶段充电容量分别为C11、C12，恒压阶段充电容量分别为C21、C22，放电容量分别为C31、C32，确定1＃、2＃电池的恒定容量分别为C11、C12。3＃循环5次后放电容量变化值大于额定容量的2%，继续循环，12次后放电容量变化值小于额定容量的2%，记录此时恒流阶段充电容量为C13，恒压阶段充电容量为C23，放电容量数值C33，确定恒流充电容量C13为3＃电池的恒定容量。
根据恒定容量依次调整DOD至0%、10%、20%…90%，调整每个荷电状态后搁置1h，记录电压V和交流内阻R，并进行3C放电10s，计算10s直流放电内阻。接着将电池1C恒流放电至下限电压3.0V，记录此时荷电状态为0%SOC，依次调整SOC至0%、10%、20%…90%，接着搁置1h后记录电池的电压和交流内阻，并进行3C充电10s，计算此时10s直流充电内阻。在上述直流内阻测试中必须设置安全保护电压。
S3. 恒定容量循环测试，将3支电池放置于25℃±2℃的恒温设备中搁置8h以上确保电池温度与环境温度一致，将1＃、2＃、3＃电池以电流1C恒流充电至容量分别为C11、C12、C13截止，分别记录1＃、2＃、3＃电池的充电截止电压V3；静置30min后，将1＃、2＃、3＃电池恒流放电至3.0V，分别记录1＃、2＃、3＃电池的放电容量C4；循环100次，依次记录1＃、2＃、3＃电池的充电截止电压V3-1、V3-2、V3-1…V3-100，以及放电容量C4-1、C4-2、C4-3…C4-n。经计算100次循环后，1＃电池的截止电压的增加值为0.052V，2＃电池截止电压的增加值为0.043V，3＃电池的截止电压的增加值为0.069V，因此，评估3＃电池的内阻的增加最大，1＃电池次之，2＃最小，据此，预测2＃电池的寿命将长于1＃、3＃电池。
S4.重复步骤S2、S3，直至1＃、2＃、3＃电池的充电截止电压达到上限电压4.4V截止，1＃、2＃、3＃电池的充放电循环次数分别为874次、956次、779次，可见，2＃电池的寿命最长，1＃的寿命较3＃电池长，与步骤S3的预测情况一致。计算循环结束时1＃、2＃、3＃放电容量C4-n/C4-1的保持率分别为85%，87%，83%。
对比例1，分别选取与1＃、2＃、3＃电池同批次的电池1-1＃、2-1＃、3-1＃，按照国家标准《GB/T 31484-2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》进行测试，1-1＃充放电循环次数为874次时，放电容量保持率为83%；2-1＃充放电循环次数为956次，放电容量保持率为86%；3-1＃充放电循环次数为779次，放电容量保持率为81%。
实施例2
一种锂离子电池的循环测试方法，其中锂离子电池采用磷酸铁锂电池，包括以下步骤：
S1. 电池初始状态记录：选取三个批次刚分容结束的新鲜电池4＃、5＃、6＃作为待测电池，将3支电池放置于15℃±2℃的恒温设备中搁置8h以上确保电池温度与环境温度一致。测试电池温度的温感线采集位置为电池主体温度和极耳/极柄处温度，相对湿度为15%，大气压力为86kPa，后续步骤与此相同。将电池SOC状态调整至80%，采用内阻仪测试3支电池的初始电压和交流内阻、厚度，交流内阻为频率1kHz的内阻，记录电池初始电压和交流内阻。
S2. 测试恒定容量：将3支电池放置于15℃±2℃的恒温设备中搁置4h以上确保电池温度与环境温度一致，将电池以0.1C恒流充电至充电截止电压3.7V后，转为恒压充电，至充电电流降至0.01C时停止充电，充电后搁置5min，再以0.1C放电至下限电压2.2V，记录4＃、5＃、6＃电池的恒流充电时间分别为t14、t15、t16，恒流放电时间分别为t24、t25、t26；循环5次后，计算充放电容量变化值，经计算，4＃、5＃、6＃电池循环5次后充放电容量变化值小于额定容量的2%，记录此时4＃、5＃、6＃电池的恒流阶段充电容量分别为C14、C15、C16，恒压阶段充电容量分别为C24、C25、C26，放电容量分别为C34、C35、C36，确定4＃、5＃、6＃电池的恒定容量分别为C14、C15、C16。
根据恒定容量依次调整DOD至0%、10%、20%…90%，调整每个荷电状态后搁置1h，记录电压V和交流内阻R，并进行3C放电10s，计算10s直流放电内阻。接着将电池1C恒流放电至下限电压2.2V，记录此时荷电状态为0%SOC，依次调整SOC至0%、10%、20%…90%，接着搁置1h后记录电池的电压和交流内阻，并进行3C充电10s，计算此时10s直流充电内阻。在上述直流内阻测试中必须设置安全保护电压。
S3. 恒定容量循环测试，将3支电池放置于15℃±2℃的恒温设备中搁置4h以上确保电池温度与环境温度一致，将4＃、5＃、6＃电池以电流0.1C恒流充电至容量分别为C14、C15、C16截止，分别记录4＃、5＃、6＃电池的充电截止电压V3；静置5min后，将4＃、5＃、6＃电池恒流放电至2.4V，分别记录4＃、5＃、6＃电池的放电容量C4；循环50次，依次记录分别按照容量C14、C15、C16充电的4＃、5＃、6＃电池的截止电压V3-1、V3-2、V3-1…V3-100，以及放电容量C4-1、C4-2、C4-3…C4-n。经计算50次循环后4＃电池的截止电压的增加值为0.011V，5＃电池截止电压的增加值为0.015V，6＃电池截止电压的增加值为0.009V。因此，评估5＃电池的内阻的增加最大，4＃电池次之，6＃最小，据此，预测6＃电池的寿命将长于4＃、5＃电池。
S4.重复步骤S2、S3，直至4＃、5＃、6＃电池的充电截止电压达到上限电压4.0V截止，4＃、5＃、6＃电池电池的充放电循环次数分别为566次、532次、603次，可见，6＃电池的寿命最长，4＃电池的寿命较5＃电池长，与步骤S3的预测情况一致。计算循环结束时4＃、5＃、6＃放电容量C4-n/C4-1的保持率分别为93%，91%，95%。
对比例2，分别选取与4＃、5＃、6＃电池同批次的电池4-1＃、5-1＃、6-1＃，按照国家标准《GB/T 31484-2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》进行测试，4-1＃充放电循环次数为566次时，放电容量保持率为92%；5-1＃充放电循环次数为532次，放电容量保持率为90%；6-1＃充放电循环次数为603次，放电容量保持率为93%。
实施例3
一种锂离子电池的循环测试方法，其中锂离子电池采用钴酸锂电池，包括以下步骤：
S1. 电池初始状态记录：选取三个批次刚分容结束的新鲜电池7＃、8＃、9＃作为待测电池，将3支电池放置于40℃±2℃的恒温设备中搁置24h确保电池温度与环境温度一致。测试电池温度的温感线采集位置为电池主体温度和极耳/极柄处温度，相对湿度为90%，大气压力为106kPa，后续步骤与此相同。将电池SOC状态调整至30%，采用内阻仪测试3支电池的初始电压和交流内阻、厚度，交流内阻为频率1kHz的内阻，记录电池初始电压和交流内阻。
S2. 测试恒定容量：将7＃、8＃、9＃电池放置于40℃±2℃的恒温设备中搁置24h确保电池温度与环境温度一致，将电池以5C恒流充电至充电截止电压4.3V后，转为恒压充电，至充电电流降至0.2C时停止充电，充电后搁置60min，再以5C放电至下限电压3.4V，记录7＃、8＃、9＃电池的恒流充电时间分别为t17、t18、t19，恒流放电时间分别为t27、t28、t29；循环5次后，计算充放电容量变化值，经计算，7＃、8＃、9＃电池循环5次后充放电容量变化值小于额定容量的2%，记录此时7＃、8＃、9＃电池的恒流阶段充电容量分别为C17、C18、C19，恒压阶段充电容量分别为C27、C28、C29，放电容量分别为C37、C38、C39，确定7＃、8＃、9＃电池的恒定容量分别为C17、C18、C19。
根据恒定容量依次调整DOD至0%、10%、20%…90%，调整每个荷电状态后搁置1h，记录电压V和交流内阻R，并进行3C放电10s，计算10s直流放电内阻。接着将电池1C恒流放电至下限电压3.4V，记录此时荷电状态为0%SOC，依次调整SOC至0%、10%、20%…90%，接着搁置1h后记录电池的电压和交流内阻，并进行3C充电10s，计算此时10s直流充电内阻。在上述直流内阻测试中必须设置安全保护电压。
S3. 恒定容量循环测试，将7＃、8＃、9＃电池放置于40℃±2℃的恒温设备中搁置24h确保电池温度与环境温度一致，将7＃、8＃、9＃电池以电流5C恒流充电至容量分别为C17、C18、C19截止，分别记录7＃、8＃、9＃电池的充电截止电压V3；静置60min后，将7＃、8＃、9＃电池以5C恒流放电至下限电压3.4V，分别记录7＃、8＃、9＃电池的放电容量C4；循环200次，依次记录分别按照容量C17、C18、C19充电的7＃、8＃、9＃电池的截止电压V3-1、V3-2、V3-1…V3-200，以及放电容量C4-1、C4-2、C4-3…C4-n。经计算200次循环后7＃电池的截止电压的增加值为0.172V，8＃电池截止电压的增加值为0.186V，9＃电池截止电压的增加值为0.153V。因此，评估8＃电池的内阻的增加最大，7＃电池次之，9＃最小，据此，预测9＃电池的寿命将长于7＃、8＃电池。
S4.重复步骤S2、S3，直至7＃、8＃、9＃电池的充电截止电压达到上限电压4.7V截止，7＃、8＃、9＃电池的充放电循环次数分别为688次、658次、721次，可见，9＃电池的寿命较7＃电池的寿命长，8＃电池的寿命最短，与步骤S3的预测情况一致。计算循环结束时7＃、8＃、9＃放电容量C4-n/C4-1的保持率分别为89%，87%，92%。
对比例3，分别选取与7＃、8＃、9＃电池同批次的电池7-1＃、8-1＃、9-1＃，按照国家标准《GB/T 31484-2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》进行测试，7-1＃充放电循环次数为688次时，放电容量保持率为86%；8-1＃充放电循环次数为658次，放电容量保持率为84%；9-1＃充放电循环次数为721次，放电容量保持率为88%。
与现有循环测试相比，本发明的目的的循环测试方法在满足锂离子电池充电性能的同时能够有效提高锂离子电池的循环性能和使用寿命。同时本发明还可以通过计算循环过程中截止电压的增加数值来评估电池内阻的变化，并能进行电池循环寿命的预测。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种锂离子电池的循环测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.电池初始状态记录：选取刚分容结束的新鲜电池作为待测电池，将电池放置于指定温度下的恒温设备中搁置4~24h确保电池温度与环境温度一致，测试并记录电池初始电压、内阻、厚度；
S2.测试恒定容量：将电池放置于指定温度下的恒温设备中搁置4~24h确保电池温度与环境温度一致，将电池以电流I1恒流充电至充电截止电压V1后，转为恒压充电，至充电电流降至I2时停止充电，充电后搁置5~60min，再以I3放电至下限电压V2，记录恒流充电时间t1，恒流放电时间t2，其中I1为0.1C~5C(A)，C为1小时率额定容量，V1为3.7V~4.7V，I2为0.01C~0.5C(A)，I3为0.1C~5C(A)，V2为2.2V~3.4V，记录恒流充电容量、恒压充电容量以及放电容量；循环5次后，计算充放电容量变化值是否小于额定容量的2%，若小于2%，记录此时恒流阶段充电容量为C1，恒压阶段充电容量为C2，放电容量为C3，确定恒流阶段充电容量C1为恒定容量；若充放电容量变化值大于2%，则继续循环，直至电池充放电容量变化值小于额定容量的2%；
S3.恒定容量循环测试，将电池放置于指定温度下的恒温设备中搁置4~24h确保电池温度与环境温度一致，以电流I1恒流充电至恒定容量C1截止，记录充电截止电压V3；静置5~60min后，以I3恒流放电至下限电压V2，记录放电容量C4；循环n次，依次记录按照恒定容量C1充电的截止电压V3-1、V3-2、V3-1…V3-n，以及放电容量C4-1、C4-2、C4-3…C4-n，其中n为50~200次。
2.如权利要求1所述的锂离子电池的循环测试方法，上述步骤S1中，电池初始状态的初始电压、内阻、厚度在统一的SOC下进行记录。
3.如权利要求2所述的锂离子电池的循环测试方法，电池初始状态为50%SOC。
4.如权利要求1所述的锂离子电池的循环测试方法，上述步骤S1中，电池直流内阻测试如下：
将电池搁置在指定温度的恒温设备中，根据恒定容量依次调整DOD至0%、10%、20%…90%，调整每个荷电状态后搁置1h，记录电压V和交流内阻R，并进行3C放电10s，计算10s直流放电内阻；
接着将电池1C恒流放电至下限电压，记录此时荷电状态为0%SOC，依次调整SOC至0%、10%、20%…90%，接着搁置1h后记录电池的电压V和交流内阻R，并进行3C充电10s，计算此时10s直流充电内阻；
在上述直流内阻测试中设置安全保护电压。
5.如权利要求1所述的锂离子电池的循环测试方法，其特征在于，上述循环测试方法还包括步骤S4：重复步骤S2、S3，直至测试电池达到寿命结束，寿命结束状态为充电截止电压达到V3的上限值，V3不超过安全上限电压值。
6.如权利要求1-5所述的锂离子电池的循环测试方法，其特征在于，测试环境的相对湿度为15%~90%，大气压力为86kPa~106kPa。
7.如权利要求1-5所述的锂离子电池的循环测试方法，其特征在于，步骤S1-S3中的指定温度为-25℃~80℃。
8.如权利要求7所述的锂离子电池的循环测试方法，其特征在于，步骤S1-S3中的指定温度为25℃±2℃。
9.如权利要求7所述的锂离子电池的循环测试方法，其特征在于，步骤S1-S3中电池在恒温设备中搁置的时间为8h以上。
10.如权利要求9所述的锂离子电池的循环测试方法，其特征在于，测试电池温度的温感线采集位置为电池主体温度和极耳/极柄处温度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011198303.0A CN112684356B (zh) | 2020-10-31 | 2020-10-31 | 一种锂离子电池的循环测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011198303.0A CN112684356B (zh) | 2020-10-31 | 2020-10-31 | 一种锂离子电池的循环测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112684356A true CN112684356A (zh) | 2021-04-20 |
| CN112684356B CN112684356B (zh) | 2024-06-04 |
Family
ID=75445841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011198303.0A Active CN112684356B (zh) | 2020-10-31 | 2020-10-31 | 一种锂离子电池的循环测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112684356B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113325320A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-31 | 江西安驰新能源科技有限公司 | 一种消除锂电池容量爬坡的分容测试方法 |
| CN113433465A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种确定电池中电解液的注液量的方法 |
| CN113702852A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-11-26 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种同批次锂离子电池直流内阻的推算方法 |
| CN114114055A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-03-01 | 天津力神电池股份有限公司 | 快速评估锂离子软包电池体系循环性能的方法 |
| WO2023015501A1 (zh) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种充电电流的测试方法、装置及充电测试系统 |
| CN118091436A (zh) * | 2024-04-26 | 2024-05-28 | 山东电工时代能源科技有限公司 | 一种全钒液流电池的测试方法及测试系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009281916A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | 電池および電極の試験方法 |
| CN108761335A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-11-06 | 超威电源有限公司 | 一种铅酸蓄电池循环寿命的检测方法 |
| CN108805217A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-13 | 山东大学 | 一种基于支持向量机的锂离子电池健康状态估计方法及系统 |
| CN109428361A (zh) * | 2017-09-02 | 2019-03-05 | 周宝林 | 一种具有双向同步整流功能的转移式实时电池均衡器 |
| CN109596997A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-04-09 | 湖北锂诺新能源科技有限公司 | 锂离子电池循环寿命测试方法 |
| CN110888078A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-03-17 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种精确监测锂离子电池循环寿命的充放电测试方法 |
| WO2020191583A1 (zh) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电池充电方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN117169739A (zh) * | 2022-05-26 | 2023-12-05 | 天津国安盟固利新材料科技股份有限公司 | 一种锂离子电池的内阻性能的测评方法 |
-
2020
- 2020-10-31 CN CN202011198303.0A patent/CN112684356B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009281916A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | 電池および電極の試験方法 |
| CN109428361A (zh) * | 2017-09-02 | 2019-03-05 | 周宝林 | 一种具有双向同步整流功能的转移式实时电池均衡器 |
| CN108761335A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-11-06 | 超威电源有限公司 | 一种铅酸蓄电池循环寿命的检测方法 |
| CN108805217A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-13 | 山东大学 | 一种基于支持向量机的锂离子电池健康状态估计方法及系统 |
| CN109596997A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-04-09 | 湖北锂诺新能源科技有限公司 | 锂离子电池循环寿命测试方法 |
| WO2020191583A1 (zh) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电池充电方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN110888078A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-03-17 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种精确监测锂离子电池循环寿命的充放电测试方法 |
| CN117169739A (zh) * | 2022-05-26 | 2023-12-05 | 天津国安盟固利新材料科技股份有限公司 | 一种锂离子电池的内阻性能的测评方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘炎金等: "锂离子动力电池的不同充电方式", 《电源技术》, 30 September 2015 (2015-09-30), pages 1846 - 1848 * |
| 尹政等: "车用锂电池充电技术综述", 《内燃机与动力装置》, 30 June 2010 (2010-06-30), pages 1 - 6 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113325320A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-31 | 江西安驰新能源科技有限公司 | 一种消除锂电池容量爬坡的分容测试方法 |
| CN113325320B (zh) * | 2021-05-28 | 2023-09-01 | 江西安驰新能源科技有限公司 | 一种消除锂电池容量爬坡的分容测试方法 |
| CN113433465A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种确定电池中电解液的注液量的方法 |
| WO2023015501A1 (zh) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种充电电流的测试方法、装置及充电测试系统 |
| US12032034B2 (en) | 2021-08-11 | 2024-07-09 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Charge current test method and device, and charge test system |
| CN113702852A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-11-26 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种同批次锂离子电池直流内阻的推算方法 |
| CN113702852B (zh) * | 2021-09-13 | 2023-10-10 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种同批次锂离子电池直流内阻的推算方法 |
| CN114114055A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-03-01 | 天津力神电池股份有限公司 | 快速评估锂离子软包电池体系循环性能的方法 |
| CN118091436A (zh) * | 2024-04-26 | 2024-05-28 | 山东电工时代能源科技有限公司 | 一种全钒液流电池的测试方法及测试系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112684356B (zh) | 2024-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112684356B (zh) | 一种锂离子电池的循环测试方法 | |
| CN110165319B (zh) | 一种高容量锂电池自放电性能的分选方法 | |
| JP7076495B2 (ja) | 使用済み電池の迅速なグループ化と修復方法 | |
| CN105845983B (zh) | 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池 | |
| CN107607881A (zh) | 一种锂离子动力电池自放电一致性的评价方法 | |
| CN204269787U (zh) | 一种锂离子电池低温性能一致性的检测系统 | |
| CN104051810B (zh) | 一种锂离子储能电池系统soc估算快速修正方法 | |
| CN104950264B (zh) | 测试锂离子电池自放电的方法 | |
| CN105070963B (zh) | 高倍率动力锂离子电池sei膜的优化方法 | |
| CN104979597B (zh) | 锂离子电池自放电的方法 | |
| CN110749832B (zh) | 一种电动汽车退役锂离子电池实际容量的快速估算方法 | |
| CN111458650B (zh) | 一种锂离子动力电池系统峰值功率估算的方法 | |
| CN107607874A (zh) | 快速充/放电锂离子电池的三点式筛选方法 | |
| CN111366863B (zh) | 一种基于低温循环的锂离子电池寿命加速预判方法 | |
| CN104991197A (zh) | 磷酸亚铁锂锂离子电池自放电测试方法 | |
| CN113884932B (zh) | 电池使用寿命的评估方法及装置 | |
| CN111812534A (zh) | 一种蓄电池寿命加速试验方法 | |
| CN110658473B (zh) | 一种锂离子电池正极材料存储性能评估方法 | |
| CN108091873A (zh) | 改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法 | |
| CN112114260A (zh) | 一种锂离子电池单体过充电稳定性的测试及评价方法 | |
| CN112820964A (zh) | 一种锂离子电池老化分容方法 | |
| CN102916224A (zh) | 一种锂离子电池化成方法 | |
| CN117169739A (zh) | 一种锂离子电池的内阻性能的测评方法 | |
| CN114114055A (zh) | 快速评估锂离子软包电池体系循环性能的方法 | |
| CN110085936B (zh) | 一种快速充电方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |