CN113369176A - 一种退役电池再利用的分选方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种退役电池再利用的分选方法及系统。方法包括S1、按照预选规则预选出合格梯次电芯；S2、采用设定大小电流对每个合格梯次电芯做一完整充放电循环，并根据实际放电容量C将每个梯次电芯补电至设定值；S3、在补电结束后等待第一设定时间，测量每个梯次电芯的开路电压OCV1和交流内阻R，再将梯次电芯转入存储区域，等待第二设定时间后，再测每个梯次电芯的开路电压OCV2；S4、记录每个梯次电芯放电容量、充电恒流比、能量效率、充电平均电压和放电平均电压；S5、计算k值，k=(OCV2‑OCV1)/t；S6、将数据整理后按照设定标准归类。本发明可以对梯次电池进行高效利用，梯次电芯分选流程简单可靠，处理时间短，可满足大批量生产需求。

Description

一种退役电池再利用的分选方法及系统
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，更具体地说，特别涉及一种退役电池再利用的分选方法及系统。
背景技术
现有技术中，对退役电池的梯次利用，一般先对退役电池进行容量标定，然后测量开路电压、交流内阻，再根据这几个参数对电池进行分类，最终将同一类中的退役电池组装成Pack，达到退役电池再利用的目的；现有技术只考虑了退役电池静态下的电特性，而未考虑退役电池动态电特性，所以经常出现分选成组后的Pack容量不足、组内压差大、个别电芯容量衰减快导致Pack寿命短等问题，相比于全新电池，退役电池更需要测定动态电特性参数，通过静态动态多组参数的综合分选，才可以保证退役电池的再利用可靠性。为此，有必要开发一种退役电池再利用的分选方法及系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种退役电池再利用的分选方法及系统，以克服现有技术所存在的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种退役电池再利用的分选方法，包括以下步骤：
S1、对退役电池包进行拆解得到梯次电芯，按照预选规则预选出合格梯次电芯；
S2、采用设定大小电流对每个合格梯次电芯做一完整充放电循环，并根据实际放电容量C将每个梯次电芯补电至设定值；
S3、在补电结束后等待第一设定时间，测量每个梯次电芯的开路电压OCV1和交流内阻R，再将梯次电芯转入存储区域，等待第二设定时间后，再测每个梯次电芯的开路电压OCV2；
S4、根据步骤S2的充放电循环数据，记录每个梯次电芯放电容量、充电恒流比、能量效率、充电平均电压和放电平均电压；
S5、根据步骤S3计算每个梯次电芯的k值，k=(OCV2-OCV1)/t；
S6、将步骤S4和步骤S5中的数据整理后按照设定标准归类，再按照固定个数梯次电芯为一组转入生产组装环节进行梯次利用，以形成成品Pack。
进一步地，还包括：
S7、对成品Pack进行老化测试，记录老化放电容量、放电截止单体最高最低电压。
进一步地，所述步骤S1中的预选规则包括，外观检查：将漏液、破损和无极柱标识电芯进行筛除；测量电芯厚度d，将电芯厚度d超过规格书厚度5%的筛除，并对预选出的合格梯次电芯进行编码。
进一步地，所述步骤S2具体包括：
S21、采用0.5C电流对每个合格梯次电芯放电至2.5V；
S22、采用0.5C恒流恒压对每个合格梯次电芯充电至3.65V；
S23、采用0.5C电流对每个合格梯次电芯放电至2.5V；
S24、再采用0.5C电流充入步骤S23中放电容量的5%。
进一步地，所述步骤S3中的第一设定时间为2h，所述第二设定时间为2天。
进一步地，所述步骤S6中按照16个梯次电芯为一组转入生产组装环节进行梯次利用。
进一步地，所述步骤S6中的数据整理按照电芯编号、初始放出容量、首次满充容量、首次满放容量、充电恒流比、充放电能效率、充电中值电压、放电中值电压、静置2h后电压、静置2h后内阻、静置48h后电压以及K值；所述设定标准为，首先按照放电容量分类，其次按照充电恒流比分类，再按照放电平台电压分类，最后按照K值分类。
本发明还提供一种用于实现上述的退役电池再利用的分选方法的系统，包括：
预选模块，用于对退役电池包进行拆解得到梯次电芯，按照预选规则预选出合格梯次电芯；
充放电循环模块，用于采用设定大小电流对每个合格梯次电芯做一完整充放电循环，并根据实际放电容量C将每个梯次电芯补电至设定值；
测量模块，用于在补电结束后等待第一设定时间，测量每个梯次电芯的开路电压OCV1和交流内阻R，再将梯次电芯转入存储区域，等待第二设定时间t后，再测每个梯次电芯的开路电压OCV2；
记录模块，用于记录每个梯次电芯放电容量、充电恒流比、能量效率、充电平均电压和放电平均电压；
计算模块，用于计算每个梯次电芯的k值，k=(OCV2-OCV1)/t；
整理归类模块，用于将测量模块和计算模块的数据整理后按照设定标准归类，再按照固定个数梯次电芯为一组转入生产组装环节进行梯次利用，以形成成品Pack；
老化测试模块，用于对成品Pack进行老化测试，记录老化放电容量、放电截止单体最高最低电压；
所述预选模块、充放电循环模块、测量模块、记录模块、计算模块、整理归类模块和老化测试模块依次连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明可以对梯次电池进行高效利用，梯次电芯分选流程简单可靠，处理时间短，可满足大批量生产需求；本发明以16支电芯为一组转入生产组装环节，方便组装，并最大程度上保证了所有再利用电池包的一致性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明退役电池再利用的分选方法的流程图。
图2是本发明退役电池再利用的分选系统的框架图。
图3是本发明中所有梯次电芯测试数据整理后的表格。
图4是本发明中按照设定的分组标准将梯次电芯分组表格。
图5是本发明的老化测试数据表格。
图6是按照现有技术进行的老化测试数据表格。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
退役电池由于实际容量小于设计容量的80%或组内压差过大而不能继续在汽车上使用，但实验表明退役电池在备用电源、家庭储能等低端应用场景还有很大的使用价值。
参阅图1所示，本实施例以国内某厂150Ah退役电池为研究对象，公开了一种退役电池再利用的分选方法，包括以下步骤：
步骤S1、对退役电池包进行拆解得到梯次电芯，按照预选规则预选出合格梯次电芯。
具体的，预选规则包括，外观检查：将漏液、破损和无极柱标识电芯进行筛除；测量电芯厚度d，将电芯厚度d超过规格书厚度5%的筛除，并对预选出的合格梯次电芯进行编码转入下一步测试。
步骤S2、采用设定大小电流对每个合格梯次电芯做一完整充放电循环，并根据实际放电容量C将每个梯次电芯补电至设定值，这是因为来料电池包荷电态不一致，拆解得到的电芯电量也有高有低，先将电芯充满再放空(即一个充放循环)得到的放电容量为电芯的真实满容量，可保证每一个电芯容量的准确性，最后也是根据这个放电容量分类。具体为：
步骤S21、采用0.5C电流对每个合格梯次电芯放电至2.5V；
步骤S22、采用0.5C恒流恒压对每个合格梯次电芯充电至3.65V；
步骤S23、采用0.5C电流对每个合格梯次电芯放电至2.5V；
步骤S24、再采用0.5C电流充入步骤S23中放电容量的5%。
步骤S3、在补电结束后等待第一设定时间（如2h），测量每个梯次电芯的开路电压OCV1和交流内阻R，再将梯次电芯转入存储区域，等待第二设定时间t（如48h天）后，再测每个梯次电芯的开路电压OCV2（5%电量时电池电压上升斜率最大，可用最短的时间观察电池自放电k值）。
步骤S4、根据步骤S2的充放电循环数据，记录每个梯次电芯放电容量、充电恒流比、能量效率、充电平均电压和放电平均电压。
步骤S5、根据步骤S3计算每个梯次电芯的k值（电池自放电率），k=(OCV2-OCV1)/t，单位：mV/h。
步骤S6、将步骤S4和步骤S5中的数据整理归类，并按照固定个数（如16个）梯次电芯为一组转入生产组装环节进行梯次利用，以形成成品Pack，如图3所示将所有梯次电芯测试数据整理成表，即按照电芯编号、初始放出容量、首次满充容量、首次满放容量、充电恒流比、充放电能效率、充电中值电压、放电中值电压、静置2h后电压、静置2h后内阻、静置48h后电压以及K值，再根据图4所示设定的分组标准将梯次电芯分组，即首先按照放电容量分类，其次按照充电恒流比分类，再按照放电平台电压分类，最后按照K值分类。
步骤S7、对成品Pack进行老化测试，记录老化放电容量、放电截止单体最高最低电压，按照本实施例分选后的老化测试数据如图5所示。
用同一批次梯次电芯按现有技术对电池容量、静态开路电压、交流内阻数据筛选成组后Pack老化数据如图6所示，可以看出Pack容量不足，电池压差很大等问题。从图5可以看出，使用本发明测试方法将退役电池分选重组后的Pack容量足，放电电压平台稳定、组内压差小，而且具备测试周期短、实验设备简单、适合批量化生产、梯次利用可靠性高等优点。
参阅图2所示，本发明还提供一种用于实现上述的退役电池再利用的分选方法的系统，包括：预选模块1，用于对退役电池包进行拆解得到梯次电芯，按照预选规则预选出合格梯次电芯；充放电循环模块2，用于采用设定大小电流对每个合格梯次电芯做一完整充放电循环，并根据实际放电容量C将每个梯次电芯补电至设定值；测量模块3，用于在补电结束后等待第一设定时间，测量每个梯次电芯的开路电压OCV1和交流内阻R，再将梯次电芯转入存储区域，等待第二设定时间后，再测每个梯次电芯的开路电压OCV2；记录模块4，用于记录每个梯次电芯放电容量、充电恒流比、能量效率、充电平均电压和放电平均电压；计算模块5，用于计算每个梯次电芯的k值，k=(OCV2-OCV1)/t；整理归类模块6，用于将测量模块和计算模块的数据整理后按照设定标准归类，再按照固定个数梯次电芯为一组转入生产组装环节进行梯次利用，以形成成品Pack；老化测试模块7，用于对成品Pack进行老化测试，记录老化放电容量、放电截止单体最高最低电压；所述预选模块1、充放电循环模块2、测量模块3、记录模块4、计算模块5、整理归类模块6和老化测试模块7依次连接。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种退役电池再利用的分选方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对退役电池包进行拆解得到梯次电芯，按照预选规则预选出合格梯次电芯；
S2、采用设定大小电流对每个合格梯次电芯做一完整充放电循环，并根据实际放电容量C将每个梯次电芯补电至设定值；
S3、在补电结束后等待第一设定时间，测量每个梯次电芯的开路电压OCV1和交流内阻R，再将梯次电芯转入存储区域，等待第二设定时间后，再测每个梯次电芯的开路电压OCV2；
S4、根据步骤S2的充放电循环数据，记录每个梯次电芯放电容量、充电恒流比、能量效率、充电平均电压和放电平均电压；
S5、根据步骤S3计算每个梯次电芯的k值，k=(OCV2-OCV1)/t；
S6、将步骤S4和步骤S5中的数据整理后按照设定标准归类，再按照固定个数梯次电芯为一组转入生产组装环节进行梯次利用，以形成成品Pack。
2.根据权利要求1所述的退役电池再利用的分选方法，其特征在于，还包括：
S7、对成品Pack进行老化测试，记录老化放电容量、放电截止单体最高最低电压。
3.根据权利要求1所述的退役电池再利用的分选方法，其特征在于，所述步骤S1中的预选规则包括，外观检查：将漏液、破损和无极柱标识电芯进行筛除；测量电芯厚度d，将电芯厚度d超过规格书厚度5%的筛除，并对预选出的合格梯次电芯进行编码。
4.根据权利要求1所述的退役电池再利用的分选方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、采用0.5C电流对每个合格梯次电芯放电至2.5V；
S22、采用0.5C恒流恒压对每个合格梯次电芯充电至3.65V；
S23、采用0.5C电流对每个合格梯次电芯放电至2.5V；
S24、再采用0.5C电流充入步骤S23中放电容量的5%。
5.根据权利要求1所述的退役电池再利用的分选方法，其特征在于，所述步骤S3中的第一设定时间为2h，所述第二设定时间为2天。
6.根据权利要求1所述的退役电池再利用的分选方法，其特征在于，所述步骤S6中按照16个梯次电芯为一组转入生产组装环节进行梯次利用。
7.根据权利要求1所述的退役电池再利用的分选方法，其特征在于，所述步骤S6中的数据整理按照电芯编号、初始放出容量、首次满充容量、首次满放容量、充电恒流比、充放电能效率、充电中值电压、放电中值电压、静置2h后电压、静置2h后内阻、静置48h后电压以及K值；所述设定标准为，首先按照放电容量分类，其次按照充电恒流比分类，再按照放电平台电压分类，最后按照K值分类。
8.一种用于实现权利要求1-7任意一项所述的退役电池再利用的分选方法的系统，其特征在于，包括：
预选模块，用于对退役电池包进行拆解得到梯次电芯，按照预选规则预选出合格梯次电芯；
充放电循环模块，用于采用设定大小电流对每个合格梯次电芯做一完整充放电循环，并根据实际放电容量C将每个梯次电芯补电至设定值；
测量模块，用于在补电结束后等待第一设定时间，测量每个梯次电芯的开路电压OCV1和交流内阻R，再将梯次电芯转入存储区域，等待第二设定时间t后，再测每个梯次电芯的开路电压OCV2；
记录模块，用于记录每个梯次电芯放电容量、充电恒流比、能量效率、充电平均电压和放电平均电压；
计算模块，用于计算每个梯次电芯的k值，k=(OCV2-OCV1)/t；
整理归类模块，用于将测量模块和计算模块的数据整理后按照设定标准归类，再按照固定个数梯次电芯为一组转入生产组装环节进行梯次利用，以形成成品Pack；
老化测试模块，用于对成品Pack进行老化测试，记录老化放电容量、放电截止单体最高最低电压；
所述预选模块、充放电循环模块、测量模块、记录模块、计算模块、整理归类模块和老化测试模块依次连接。
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