CN112958487B - 一种一次锂原电池筛选配组方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种一次锂原电池筛选配组方法，包括：每天定时测试一次锂原电池电压值和内阻值，并保证每次测试的位置一致。通过计算相邻两天单体电池电压值、内阻值变化率，依据电压值、内阻值变化率的判定准则，确定计数天数值，依据本发明中所给出的电压值变化率绝对值和内阻值变化率绝对值的筛选准则，去除不符合要求的电池，最后根据电池组串并联设计方式，依据串联线路计容量，并联线路计电压和内阻的原则进行电池组的筛选配组。本发明的有益效果是填补了现有技术中关于一次锂原电池筛选配组方法的发明专利的空白，实现了短期快速筛选质量合格的一次锂原电池，且确保电池组性能的一致性，满足电池组实际使用的要求。
Description
技术领域
本发明属于锂原电池领域，尤其是涉及一种一次锂原电池筛选配组方法。
背景技术
锂原电池是以金属锂为负极的一次电池。该类型电池不同于锂离子二次电池，锂原电池不具有反复充放电性能，注液后电池即处于满荷电态。在实际使用中通常需要根据使用要求将单体电池按照一定的串并联组合而成，因此针对锂原电池的筛选配组对保证单体的一致性和最后电池组的性能具有重要影响和意义。
目前，可查到的相关资料中多为针对二次电池的筛选方法，由于二次电池具有反复充放电的能力，可以通过不同的充放电方式进行多次充放电循环，通过考察不同循环次数后电池容量的损失率进行筛选。而锂原电池由于不具有反复充放电性能，一旦放电，电池容量即有损失，可测试的项目只有电池的电压和内阻，所以目前现有技术中并未检测到关于一次锂原电池的筛选配组发明方法。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种一次锂原电池筛选配组方法，有效的填补了现有技术中关于一次锂原电池筛选配组方法的发明专利的空白，实现了短期快速筛选质量合格的一次锂原电池，且确保电池组性能的一致性，满足电池组实际使用的要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种一次锂原电池筛选配组方法，包括：对一次锂原电池进行注液，高温陈化一段时间，冷却至室温后测定所述一次锂原电池的电压值和内阻值；继续测定所述一次锂原电池x天的电压值和y天的内阻值；得到x、y的数值后，确定计数天数，去除计数天数内相邻两天|电压值变化率|≥1.5‰和|内阻值变化率|≥2％的所述一次锂原电池；计算剩余的所述一次锂原电池的正极组重量、电压值和内阻值的平均值；根据电池组串并联连接方式对所述一次锂原电池进行筛选配组，串联线路中采用正极容量限制原则，并联线路采用电压和内阻相一致的原则。优选地，对所述一次锂原电池进行注液，需要预放电的所述一次锂原电池预放电后于40℃陈化48h；不需预放电的所述一次锂原电池注液后直接40℃陈化48h。
优选地，测定所述一次锂原电池x天的电压值，确定x值的公式为：
|(Vx-Vx-1)-(Vx-1-Vx-2)|≤25mV
其中，Vx代表所述一次锂原电池在第x天的电压值，Vx-1代表所述一次锂原电池在第x-1天的电压值，Vx-2代表所述一次锂原电池在第x-2天的电压值。
优选地，测定所述一次锂原电池y天的内阻值，确定y值的公式为：
|(Ry-Ry-1)-(Ry-1-Ry-2)|≤2mΩ
其中，Ry代表所述一次锂原电池在第y天的内阻值，Ry-1代表所述一次锂原电池在第y-1天的内阻值，Ry-2代表所述一次锂原电池在第y-2天的内阻值。
优选地，确定计数天数的方法为：当x≤y＜10时，以y为计数天数；当y≤x＜10时，以x为计数天数；当x≥y≥10或y≥x≥10时，以10为计数天数。
优选地，所述串联线路正极容量限制原则为所述一次锂原电池的|正极组重量差|≤0.5g。
优选地，所述并联线路电压和内阻相一致的原则为所述一次锂原电池之间的|电压值差|≤10mv，|内阻值差|≤1mΩ。
本发明采用在有限时间内每天测试一次锂原电池电压值、内阻值，并计算前后两天电池电压值、内阻值的变化率，剔除|电压值变化率|≥1.5‰，|内阻值变化率|≥2％的单体电池，实现快速有效的筛选出质量合格的锂原单体电池。最后根据电池组串并联连接方式，并联线路依据电压值和内阻值相一致原则，串联线路根据正极容量限制原则进行一次锂原电池的筛选配组，确保电池组的一致性，保证其性能满足实际使用要求。
附图说明
图1是本发明实施例一种一次锂原电池筛选配组方法中一次锂原电池第9天和第8天之间的电压值差图
图2是本发明实施例一种一次锂原电池筛选配组方法中一次锂原电池第9天和第8天之间的内阻值差图
图3是本发明实施例一种一次锂原电池筛选配组方法中一次锂原电池第9天和第8天之间的电压值变化率图
图4是本发明实施例一种一次锂原电池筛选配组方法中一次锂原电池第9天和第8天之间的内阻值变化率图
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：
对注液后的一次锂原电池，需要预放电的电池体系(如锂氟化碳原电池体系等)预放电后于40℃陈化48h；不需预放电的电池体系(如锂二氧化锰体系、锂铬基金属氧化物体系等)注液后于40℃陈化48h。陈化后的一次锂原电池冷却至室温，开始测定电池的电压值、内阻值并记录，该次测试作为第一次测试。
每天定时测试每只单体电池的电压值，在测试过程中保证每次测试时，测试仪表指针位于单体电池极耳的位置相同。测定一次锂原电池的电压值，开始计数天数直到x天，x值的确定方法为：|(Vx-Vx-1)-(Vx-1-Vx-2)|≤25mV，其中，Vx代表所述一次锂原电池在第x天的电压值，Vx-1代表所述一次锂原电池在第x-1天的电压值，Vx-2代表所述一次锂原电池在第x-2天的电压值。即当出现相邻两天的|电压值差值|≤25mV，即可认定该批次一次锂原电池电压变化趋势达到稳定。
每天定时测试每只单体电池的内阻值，在测试过程中保证每次测试时，测试仪表指针位于单体电池极耳的位置相同。测定内阻值，开始计数天数直到y天。y值的确定方法为：|(Ry-Ry-1)-(Ry-1-Ry-2)|≤2mΩ，其中，Ry代表所述一次锂原电池在第y天的内阻值，Ry-1代表所述一次锂原电池在第y-1天的内阻值，Ry-2代表所述一次锂原电池在第y-2天的内阻值。即当出现相邻两天的|内阻值差值|≤2mΩ，即可认定该批次一次锂原电池内阻变化趋势达到稳定。
当x≤y＜10时，以y为计数天数；当y≤x＜10时，以x为计数天数；当x≥y≥10或y≥x≥10时，以10为计数天数。
确定计数天数值后，计算计数天数值内相邻两天所测试的一次锂原电池的电压值变化率和内阻值变化率，然后剔除|电压值变化率|≥1.5‰，|内阻值变化率|≥2％的单体电池。
将剩余的一次锂原电池正极组重量、电压值、内阻值录入Excel表中，并计算上述三列值的平均值。
根据所设计的一次锂原电池组串、并联电连接形式，并联线路根据电压值和内阻值相一致原则筛选配组，串联线路根据正极容量限制原则进行筛选配组。
并联线路根据电压值和内阻值相一致原则筛选配组，即并联线路中筛选一次锂原电池电压和内阻相一致的单体电池，并联线路中电池之间的|电压值差|≤10mV，|内阻值差|≤1mΩ，相比电压值，应优先考虑内阻值一致性。由于锂原电池负极使用的均为金属锂，在串联线路中，为保证电池的安全性，通常采用正极容量限制原则，因此串联线路中的容量用正极组重量进行表达，串联线路中一次锂原电池的|正极组重量差|≤0.5g。
根据一次锂原电池体系的特点，每天定时测试一次锂原电池电压值和内阻值，通过计算相邻两天电池电压值、内阻值变化率，依据本发明中给出的电压值、内阻值变化率的判定准则，确定一次锂原电池计数天数值，最后依据本发明中所给出的电压值变化率绝对值和内阻值变化率绝对值的筛选准则，去除不符合要求的电池。可在无风险前提下，较短时间内有效的筛选出合格的锂原单体电池，最后根据电池组串并联设计方式，串联线路根据正极容量限制原则，并联线路根据电压和内阻相一致的原则进行电池组的筛选配组，对确保一次锂原电池的一致性和实际应用具有良好的指导意义。
本发明的一个实施例：
将型号为202001批次的锂铬基金属氧化物锂原电池进行电压值、内阻值的测试，该批次共计生产196只一次锂原电池，电池注液后于40℃陈化48h后，冷却至室温进行第一次电压值和内阻值的测试，随后每天测试一次单体电池电压值和内阻值并做记录。
待测试到第9天时，如图1一次锂原电池第9天和第8天之间的电压值差图和图2一次锂原电池第9天和第8天之间的内阻值差图所示，经计算第9天和第8天之间的|电压值差|≤25mV，|内阻值差|≤2mΩ，针对本批次一次锂原电池计数天数定为9天。
随后计算9天内每相邻两天一次锂原电池电压变化率绝对值和内阻变化率绝对值，并去除相邻两天电压值变化率绝对值≥1.5‰，内阻值变化率绝对值≥2％的一次锂原电池，具体剔除数量见表1。
表1去除的一次锂原电池只数
第9天和第8天电压值变化率和内阻值变化率分别见图3一次锂原电池第9天和第8天之间的电压值变化率图和图4一次锂原电池第9天和第8天之间的内阻值变化率图。
假定电池组串并联方式为3S2P，其中S指串联，P指并联，也即电池组采用3串2并的连接方式。则根据前述筛选出的合格的一次锂原单体电池，每组电池组中串联的3只单体电池的|正极组重量差|≤0.5g，并联线路中单体电池之间|电压差值|≤10mV，|内阻差值|≤1mΩ，每组电池组按上述要求筛选出6只满足要求的一次锂原电池按照3S2P的连接方式进行组合即可。
所描述的实施例为锂铬基金属氧化物锂原电池体系。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动成果的前提下所获得的所有其他锂原电池体系的实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种一次锂原电池筛选配组方法，包括：
对一次锂原电池进行注液，高温陈化一定时间冷却至室温后测定所述一次锂原电池的电压值和内阻值；
继续测定所述一次锂原电池x天的电压值和y天的内阻值；
得到x、y的数值后，确定计数天数，去除计数天数内相邻两天|电压值变化率|≥1.5‰和|内阻值变化率|≥2％的所述一次锂原电池；
计算剩余的所述一次锂原电池的正极组重量、电压值和内阻值的平均值；
依据电池组中电连接形式对所述一次锂原单体电池进行筛选配组，串联线路采用正极容量限制原则，并联线路采用电压和内阻相一致的原则。
2.根据权利要求1所述的一种一次锂原电池筛选配组方法，其特征在于：对所述一次锂原电池进行注液，需要预放电的所述一次锂原电池预放电后于40℃下陈化48h；不需预放电的所述一次锂原电池注液后直接于40℃陈化48h。
3.根据权利要求1所述的一种一次锂原电池筛选配组方法，其特征在于：测定所述一次锂原电池x天的电压值，确定x值的公式为：
|(Vx-Vx-1)-(Vx-1-Vx-2)|≤25mV
其中，Vx代表所述一次锂原电池在第x天的电压值，Vx-1代表所述一次锂原电池在第x-1天的电压值，Vx-2代表所述一次锂原电池在第x-2天的电压值。
4.根据权利要求1所述的一种一次锂原电池筛选配组方法，其特征在于：测定所述一次锂原电池y天的内阻值，确定y值的公式为：
|(Ry-Ry-1)-(Ry-1-Ry-2)|≤2mΩ
其中，Ry代表所述一次锂原电池在第y天的内阻值，Ry-1代表所述一次锂原电池在第y-1天的内阻值，Ry-2代表所述一次锂原电池在第y-2天的内阻值。
5.根据权利要求1所述的一种一次锂原电池筛选配组方法，其特征在于：确定计数天数的方法为：当x≤y＜10时，以y为计数天数；当y≤x＜10时，以x为计数天数；当x≥y≥10或y≥x≥10时，以10为计数天数。
6.根据权利要求1所述的一种一次锂原电池筛选配组方法，其特征在于：所述一次锂原电池串联线路中正极容量限制原则为|正极组重量差|≤0.5g。
7.根据权利要求1所述的一种一次锂原电池筛选配组方法，其特征在于：所述一次锂原电池并联线路中电压和内阻相一致的原则为|电压值差|≤10mv，|内阻值差|≤1mΩ。
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