CN113447844A - 电池测试方法、梯次利用方法以及溯源管理系统 - Google Patents

电池测试方法、梯次利用方法以及溯源管理系统 Download PDF

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CN113447844A CN202110703041.7A CN202110703041A CN113447844A CN 113447844 A CN113447844 A CN 113447844A CN 202110703041 A CN202110703041 A CN 202110703041A CN 113447844 A CN113447844 A CN 113447844A
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Abstract

本公开涉及一种电池测试方法、梯次利用方法以及溯源管理系统。该电池测试方法包括：获取电池包的膨胀系数；基于所述膨胀系数，判断所述电池包是否需要拆解；在所述电池包需要拆解的情况下，将所述电池包拆解成多个独立的电芯；分批次获取所述多个独立的电芯中各所述电芯的电学参数。通过本公开的技术方案，由于膨胀系数受环境因素影响较小，从而能够较准确地检测电池包的状态，进而有利于实现电池包以及电芯的后续有效利用。

Description

电池测试方法、梯次利用方法以及溯源管理系统
技术领域
本公开涉及新能源动力蓄电池技术领域，尤其涉及一种电池测试方法、梯次利用方法以及溯源管理系统。
背景技术
近年来，我国新能源汽车产业快速发展，截至2018年底，新能源汽车产量累计超过300万辆，动力蓄电池装配量超过144GWh。随之而来的退役电池回收利用问题日益凸显。
电动汽车电池退役之后(通常是4-6年)，仍然存在大量的可用容量，如果直接采用拆解的方式，会造成很大的浪费。最好的方式就是将退役电池采用阶梯式使用，最大程度上压榨其剩余价值，最后再进行拆解。但是，我国在这一产业处于刚刚起步阶段，目前并没有建设性的电池回收后期使用规范；同时，由于环境因素影响，导致对电池的性能进行测试和评价时，测试结果准确性较低，导致对电池性能的评价出现偏差，不利于后续利用和回收再利用。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种电池测试方法、梯次利用方法以及溯源管理系统。
本公开提供了一种电池测试方法，包括：
获取电池包的膨胀系数；
基于所述膨胀系数，判断所述电池包是否需要拆解；
在所述电池包需要拆解的情况下，将所述电池包拆解成多个独立的电芯；
分批次获取所述多个独立的电芯中各所述电芯的电学参数。
在一些实施例中，所述获取电池包的膨胀系数包括：
获取电池包的质量和体积；
基于所述质量和所述体积，确定所述电池包的密度；
基于所述密度和格林艾森定律，确定所述膨胀系数；
其中，所述格林艾森定律表示为：λ＝3γρC/(MK)；
λ代表膨胀系数，γ代表格林艾森系数，ρ代表密度，C代表摩尔比热，M代表原子质量，K代表弹性模量。
在一些实施例中，所述基于所述膨胀系数，判断所述电池包是否需要拆解，包括：
获取预设阈值范围；
比较所述膨胀系数和所述预设阈值范围；
当所述膨胀系数大于所述预设阈值范围的上限值时，确定所述电池包需要拆解。
在一些实施例中，所述比较所述膨胀系数和所述预设阈值范围之后，还包括：
当所述膨胀系数在所述预设阈值范围内时，确定所述电池包进行再次利用；
当所述膨胀系数小于所述预设阈值范围的下限值时，确定所述电池包报废。
在一些实施例中，所述分批次获取所述多个独立的电芯中各所述电芯的电学参数，包括：
将所述多个独立的电芯划分为电芯组；每个电芯组包括至少一个所述电芯；
将同一个所述电芯组中的各所述电芯分别对应地插入电芯测试系统的电芯测试接口中；其中，电芯测试接口中包括正极片和负极片，各负极片连接同一根负极线，各正极片分别连接各自对应的正极线；
在预设参数条件下，所述电芯进行充放电测试，以获取所述电芯的电学参数。
本公开还提供了一种电池梯次利用方法，包括上述任一种电池测试方法；所述分批次获取所述多个独立的电芯中各所述电芯的电学参数之后，还包括：
基于所述电芯的电学参数，评估对应的所述电芯的寿命；
基于所述电芯的寿命，筛选出寿命在预设寿命范围内的电芯；
对寿命在预设寿命范围内的电芯进行安全性检测；
将安全性检测通过的电芯进行重组，形成多种不同电源储量的新的电池包，再进行梯次利用。
在一些实施例中，将所述电芯进行重组，包括：
利用一体化供电设备、移动式UPS设备、机架式UPS设备中的至少一个对所述电芯进行重新组装。
在一些实施例中，所述预设寿命范围为20％至80％；
所述将安全性检测通过的电芯进行重组，形成多种不同电源储量的新的电池包，包括：
基于电芯的寿命，将电芯划分为三个等级；
分别将同一等级的电芯进行重组，对应形成三种不同的电源储量的新的电池包；
其中，所述三个等级包括A等级、B等级和C等级；A等级的电芯的寿命为80％至60％，B等级的电芯的寿命为60％至40％，C等级的电芯的寿命为40％至20％。
在一些实施例中，该方法还包括：
将安全性检测未通过的电芯的寿命小于20％的电芯进行回收循环处理。
本公开还提供了一种溯源管理系统，包括监控系统、生产管理信息系统、销售管理信息系统、使用管理信息系统、回收管理信息系统、再利用管理信息系统以及废旧回收管理信息系统，所述生产管理信息系统、所述销售管理信息系统、所述使用管理信息系统、所述回收管理信息系统、所述再利用管理信息系统以及所述废旧回收管理信息系统均与所述监控系统交互；
所述生产管理信息系统用于获取电池生产管理信息，并发送至所述监控系统；所述电池生产管理信息中包括电芯标识信息；
所述销售管理信息系统用于获取电池销售管理信息，并发送至所述监控系统；所述电池销售管理信息中包括电芯标识信息；
所述使用管理信息系统用于获取电池使用管理信息，并发送至所述监控系统；所述电池使用管理信息中包括电芯标识信息；
所述回收管理信息系统用于获取电池回收管理信息，并发送至所述监控信息；所述电池回收管理信息中包括电芯标识信息，且在上述任一种方法的步骤中关联生成；
所述再利用管理信息系统用于获取电池再利用管理信息，并发送至所述监控系统；所述再利用管理信息中包括电芯标识信息，且在上述任一种方法的步骤中关联生成；
所述废旧回收管理信息系统用于获取报废电池回收管理信息，并发送至所述监控系统；所述报废电池回收管理信息中包括电芯标识信息，且在上述任一种方法的步骤中关联生成；
所述监控系统用于接收所述电池生产管理信息、所述电池销售管理信息、所述电池使用管理信息、所述电池回收管理信息、所述电池再利用管理信息以及所述报废电池回收管理信息，并基于所述电芯标识信息，实现对各电芯的全生命周期的监测。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开实施例提供的电池测试方法包括：获取电池包的膨胀系数；基于膨胀系数，判断电池包是否需要拆解；在电池包需要拆解的情况下，将电池包拆解成多个独立的电芯；分批次获取多个独立的电芯中各电芯的电学参数。其中，由于膨胀系数受环境因素影响较小，通过膨胀系数对电池包进行判断，能够较准确地确定电池包的状态，进而有利于实现电池包以及电芯的后续有效利用。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例提供的一种电池测试方法的流程示意图；
图2为本公开实施例提供的一种电芯测试系统的结构示意图；
图3为本公开实施例提供的一种电池梯次利用方法的流程示意图；
图4为本公开实施例提供的一种一体化供电设备的结构示意图；
图5为本公开实施例提供的一种移动式UPS设备的结构示意图；
图6为本公开实施例提供的一种机架式UPS设备的结构示意图；
图7为本公开实施例提供的一种溯源管理系统的结构示意图；
图8为本公开实施例提供的一种以车辆为主要用能对象的电芯全生命周期的示意图；
图9为本公开实施例提供的一种包括电池梯次使用过程的电芯全生命周期的示意图；
图10为本公开实施例提供的一种以车为主要用电对象的废旧电池回收循环再利用的示意图；
图11为本公开实施例提供的一种报废电池回收处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本公开实施例提供的电池测试方法可应用于电池梯次利用、回收再利用等场景下，需要对电池进行测试的场景中，通过膨胀系数对电池的性能进行判断，而非采用归常规的电学参数对电池的性能进行判断，避免了由于电学参数受环境因素影响较大而导致的测试准确性较低，评估准确性较差的问题。其中，膨胀系数受环境因素的影响较小，能够较准确地实现对电池的测试，以及后续对电池性能的评估，从而实现电池的有效利用、梯次利用和回收再利用。其中，电池也可称为电池包，一个电池包可由多个电芯组成。
下面结合图1-图11，对本公开实施例提供的电池测试方法、梯次利用方法以及溯源管理系统进行示例性说明。
在一些实施例中，图1为本公开实施例提供的一种电池测试方法的流程示意图。参照图1，该电池测试方法，可包括：
S110、获取电池包的膨胀系数。
即对电池包进行膨胀检测。
具体地，膨胀系数也可称为线性热膨胀系数，其用于表征电池包的膨胀程度。电池包的膨胀主要是由电芯中的极片膨胀引起的，具体地，极片膨胀在一定范围内时，当极片膨胀之后，电芯内部的松紧度会变紧，使得正负极片之间的空间变小，在一定程度下，内阻减小，容量增大，电芯及其构成的电池包的整体性能均可保持在较好的状态；但是，若极片膨胀过度，会导致电芯中的活性物质结构的坍塌，会使电芯容量衰减比较快，其容量无法保持在可正常使用的状态，此时，电芯以及其构成的电池包的整体性能变差。
基于此，当电池包在一定范围内膨胀时，其性能可保持在较好的状态；而膨胀超过前述范围，则其性能变差。由此，通过对电池包进行膨胀检测，可对应进行电池包状态的评估。
可理解的是，电池包的允许膨胀范围，是基于电池包的结构、材料等参数设置的，可由电池的生产厂商提供，在该测试方法中直接调用即可；或者，还可采用本领域技术人员可知的其他方式设置，在此不限定。
S120、基于膨胀系数，判断电池包是否需要拆解。
即通过膨胀系数对电池包的状态进行判断，当膨胀系数在一定范围内，即电池包在一定范围内膨胀时，其性能可保持在较好的状态，此时无需拆解；而当期膨胀超过前述范围，则对应电池包的性能变差，需要进行拆解，并进行后续步骤。
S130、在电池包需要拆解的情况下，将电池包拆解成多个独立的电芯。
在前述S120的判断结果为是(Y)的情况下，即电池包需要拆解的情况下，将电池包进行拆解，得到多个独立的电芯，以便后续分别测量各电芯的电学参数。
其中，电池包的具体拆解方式可采用本领域技术人员可知的任一种方式，在此不赘述也不限定。
S140、分批次获取多个独立的电芯中各电芯的电学参数。
其中，在得到独立的各电芯之后，可对各电芯进行分批次测试，对应得到其电学参数。
示例性地，一个电池包可拆解得到12的电芯，可将其分为两批，每批六个进行测试；或者将其分成三批，每批四个进行测试；或者将其分成三批，前两批每批五个，第三批两个进行测试。
在其他实施方式中，还可采用其他的分批测试方式，在此不限定。
在一些实施例中，在图1的基础上，该步骤具体可包括：
将多个独立的电芯划分为电芯组；每个电芯组包括至少一个电芯；
将同一个电芯组中的各电芯分别对应地插入电芯测试系统的电芯测试接口中；其中，电芯测试接口中包括正极片和负极片，各负极片连接同一根负极线，各正极片分别连接各自对应的正极线；
在预设参数条件下，电芯进行充放电测试，以获取电芯的电学参数。
具体地，可将一个、两个或更多个电池包拆解得到的多个电芯分成多个不同的电芯组，每个电芯组可包括一个、两个或更多个电芯。其后，将同一个电芯组中的各电芯分别对应的插入电芯测试系统的电芯测试接口中，电芯的正负极分别对应电连接接口中的正负极片；其后，在预设参数条件下，对该插接好的电芯组中的各电芯进行充放电测试，以得到各电芯的电学参数。
示例性地，电芯的电学参数可包括充电和放电过程中的电压、电流、温度、时长以及本领域技术人员可知的电芯性能相关的其他参数，在此不限定。
示例性地，图2示出了一种电芯测试系统。参照图2，该电芯测试系统可包括6个电芯测试接口，图中以“接口”示出，其可分别对应插入待测试的同一批次中的各电芯。该电芯测试系统中还可包括显示屏，用于显示测试得到的各电芯的电学参数，从而可便于使用者能够直观地看到电芯测试结果，便于后续对各电芯进行重组再利用或者回收循环利用。
示例性地，在图2的基础上，每批可最多对六个电芯进行测试，在其他实施方式中，当电芯测试系统的电芯测试数量为其他数量时，还可基于其电芯接口的总数量，灵活进行电芯的批次测试，在此不赘述也不限定。
在一些实施例中，在图1的基础上，S110具体可包括：
获取电池包的质量和体积；
基于质量和体积，确定电池包的密度；
基于密度和格林艾森定律，确定膨胀系数；
其中，格林艾森定律表示为：λ＝3γρC/(MK)；
λ代表膨胀系数，γ代表格林艾森系数，ρ代表密度，C代表摩尔比热，M代表原子质量，K代表弹性模量。
其中，膨胀系数也可称为线性热膨胀系数，在本实施例中可表征电池包受热膨胀的程度。其中，电池包受热的热量来源可包括充电过程中的电池包自身产热。
具体地，上述格林艾森定律中的除密度和膨胀系数之外的其他参数均为由电池包材料性能决定的参数，其与环境因素并不相关，由此，膨胀系数的测试受环境因素影响较小，基于膨胀系数对电池进行测试能够实现较准确的测试结果，进而能够得到对电池性能的较准确的评估结果。
示例性地，格林艾森系数γ、密度ρ、摩尔比热C、原子质量M以及弹性模量K可为对应于电池包中的电芯材料相关性能的任意数值，可基于电芯选材设置，在此不限定。上述各参数以及格林艾森定律均可内置在电池测量装置(或系统)的存储器或寄存器中，当进行膨胀系数测试时，电池测量装置(或系统)的处理器可调取上述存储的各参数和格林艾森定律，并结合测试得到的密度的值，即可得到膨胀系数；其中，电池包的密度可由测试得到的电池包的质量和体积进行除法运算得到。在其他实施方式中，还可对格林艾森定律进行变形，将质量和体积内化到上述公式中，从而可无需进行中间计算，而是可以直接将测试得到的质量和体积带到变形后的公式中，即可得到膨胀系数，在此不限定。
在一些实施例中，在图1的基础上，S120具体可包括：
获取预设阈值范围；
比较膨胀系数和预设阈值范围；
当膨胀系数大于预设阈值范围的上限值时，确定电池包需要拆解。
其中，预设阈值范围可为限定电池包无需进行拆解的范围。示例性地，预设阈值范围可为1.0-1.2或采用对应于电池包性能的其他任意数值范围，在此不限定。示例性地，膨胀系数对应的预设阈值范围可基于电芯和极片的材料、厚度等参数设置，可在电芯出厂时确定，可存储在电池测量装置(或系统)的存储器或寄存器中，并在该步骤中调取，在后续步骤中使用。
其中，将前述步骤中测试得到的电池包的膨胀系数与预设阈值范围进行比较，当膨胀系数超过预设阈值范围的上限值时，表明电池包过度膨胀，此时电池包内部可能充气，也代表电池包中的至少部分电芯过量膨胀，其电学性能变差，此时，电池包需要进行拆解。
后续步骤中，可对拆解电池包得到的各电芯进行进一步检测，并基于其性能分别进行梯次利用、回收再利用等，从而实现电芯中剩余电量的有效利用。
在一些实施例中，比较膨胀系数和预设阈值范围之后，该方法还可包括：
当膨胀系数在预设阈值范围内时，确定电池包进行再次利用；
当膨胀系数小于预设阈值范围的下限值时，确定电池包报废。
具体地，当测试得到的膨胀系数在预设阈值范围内时，表明电池包的状态保持良好，可以直接进行再次利用。
此外，当膨胀系数小于预设阈值范围的下限值时，表明电池包中的电芯的内部结构被破坏，例如存在电解液蒸发等现象，此时电池包报废，后续可进行回收再利用。
在实际应用过程中，出现膨胀系数小于预设阈值范围的下限值的情况的可能性会比较低，除非是电池包或电芯出厂即不合格，此时电芯的密封性较差，其充电过程会造成空气进入电芯的内部，进而导致电解液蒸发，这时电芯以及包括该电芯的电池包的寿命会非常明显的降低。
一般，电池包的寿命与膨胀系数是非线性关系。例如，每个生产电池单位(即制造厂商)在设计电池以及包装上会给予电池一定膨胀率(即预设阈值范围的上限值)，装置检测膨胀系数的参数由制造厂商给予设定，当装置在充电过程中检测到该电池超过制造商设计的膨胀率，则意味该电池在充电过程中有可能会导致空气进入，其包装整体密封性达到缺陷。此时电池在使用过程中会产生以下三种结果。
第一，会造成电池电量快速消耗的结果，大幅度影响电池使用时长。
第二，会造成电池内部电解液的挥发，从而对生物和环境带来一定的危险和污染。
第三，会造成电池于自燃或爆炸的恐怖危险。
当膨胀系数超过设定膨胀率时，此时电池包为不可用状态，即便电池包仍可正常使用，其内在具有很大的隐患。此时要对电池包进行分解回收。
而造成膨胀系数的因素有很多种，如电池包受到外物撞击而导致挤压的(电动汽车撞墙或撞车后)，此时电池因外力受到挤压，该电池包仍处于可使用状态，而电池包密封性却达到缺陷损坏，极个别电芯也因外力受到不同程度的损坏，此时再次充电时，通过热效应产生能量，该能量使电池包产生膨胀，膨胀过程中电池包进入空气，空气使该损坏电池产生热燃烧，此时，电池包内其他电池芯很快的会被点燃，从而造成电池包整体自燃或爆炸。
本公开实施例提供的电池测试方法中，首先获取电池包的膨胀系数；其后基于膨胀系数，判断电池包是否需要拆解；在电池包需要拆解的情况下，将电池包拆解成多个独立的电芯；其后分批次获取多个独立的电芯中各电芯的电学参数。其中，由于膨胀系数受环境因素影响较小，通过膨胀系数对电池包进行判断，能够较准确地确定电池包的状态，进而有利于实现电池包以及电芯的后续有效利用。进一步地，可基于膨胀系数与电池包的寿命之间的关系，实现电池包的寿命的较准确的评估。
本公开实施例还提供了一种电池梯次利用方法，包括上述任一种电池测试方法，能够实现对应的有益效果，实现对电池的准确测试，从而有利于实现电池的有效利用和梯次利用。
在一些实施例中，图3为本公开实施例提供的一种电池梯次利用方法的流程示意图。在图1的基础上，参照图3，该方法中，在电池测试方法的步骤之后，即在S140之后，还包括如下步骤。
S210、基于电芯的电学参数，评估对应的电芯的寿命。
具体的，结合上文，使用电池电芯测试系统(如图2所示)对电池包拆解得到的电芯进行检测，评估电芯的寿命，即其剩余寿命。示例性地，该测试系统的测试电压量程范围可包括：3V、5V、6V、7V、10V、15、18V或其他电压范围；测试电流量程范围可包括：200mA、50mA、1A、2A、3A、5A、10A或其他电流范围；测试电流精度可为：±(0.05％RD+0.05％FS)；测试电压精度可为：±(0.05％RD+0.05％FS)。
基于此，可测量电芯的放电率和电芯过热的最高温度，并评估电芯的剩余寿命。
具体地，电池电芯测试系统可以内置在装置箱中。该步骤执行过程中，可将装置箱内温度提高到113°F～140°F(即45℃～60℃)之间，使用电压信号传感器、压力传感器、薄膜压阻式力传感器、排放物气体传感器以及排放物温度传感器对测量目标(即被测试的电芯)进行热失控检测，观察反映结果走势图，分析前述各传感器监测到的信号的走势，从而评估电池是否可以再次利用。
示例性地，当热失控走势图中抛物线差异较大时，当前电池即存在安全隐患，该电池存在爆炸或自燃的危险。将走势图中相对平稳的若干电池提取并对电芯寿命进行测试评估，根据测试评估结果，将优质的电池进行梯次重组，形成可延长使用的新电池包。
在其他实施方式中，还可以采用本领域技术人员可知的其他热失控检测方式，对电芯进行检测，在此不赘述也不限定。
上述采用45℃～60℃范围对电芯进行热失控检测，相对于现有技术中通常采用的-10℃～40℃的温度范围而言，能够更准确地判定电芯的热失控性能。
在其他实施方式中，还可采用本领域技术人员可知的其他寿命评估方法，实现对电芯的剩余寿命的评估，在此不限定。
S220、基于电芯的寿命，筛选出寿命在预设寿命范围内的电芯。
其中，预设寿命范围内的电芯为后续通过安全性检测后，可进行梯次利用的电芯。
在一些实施例中，预设寿命范围为20％至80％。
在其他实施方式中，预设寿命范围还可为其他任意范围，满足电芯梯次利用需求即可，在此不限定。
S230、对寿命在预设寿命范围内的电芯进行安全性检测。
具体地，对寿命满足需求的电芯进行安全性检测，以确保电芯可被安全的梯次利用，降低电芯梯次利用的安全隐患问题。
示例性地，安全性检测可采用本领域技术人员可知的任一种、两种或更多种安全检测方式实现，在此不赘述也不限定。
S240、将安全性检测通过的电芯进行重组，形成多种不同电源储量的新的电池包，再进行梯次利用。
具体地，将经前述步骤筛选出来的、能够进行梯次利用的电芯进行重组，可形成能够满足多种用能需求的、对应具有多种不同的电源储量的新的电池包，以实现电芯二次利用。
在一些实施例中，可利用一体化供电设备、移动式UPS设备、机架式UPS设备中的至少一个对电芯进行重新组装。
具体地，对筛选合格的电芯，可利用一体化供电设备(如图4所示)、移动式UPS设备(如图5所示)、机架式UPS设备(如图6所示)重新组装，形成新的储能设备，并投放到对应的市场使用。
在其他实施方式中，还可利用本领域技术人员可知的其他设备实现电芯的重新组装，在此不赘述也不限定。
在一些实施例中，在图3的基础上，S240中的将安全性检测通过的电芯进行重组，形成多种不同电源储量的新的电池包，具体可包括：
基于电芯的寿命，将电芯划分为三个等级；
分别将同一等级的电芯进行重组，对应形成三种不同的电源储量的新的电池包；
其中，三个等级包括A等级、B等级和C等级；A等级的电芯的寿命为80％至60％，B等级的电芯的寿命为60％至40％，C等级的电芯的寿命为40％至20％。
具体地，在将电芯寿命在80％至20％之间的电芯进行安全性检测，并通过之后；在该将电芯进行重新组装的步骤中，可以按照80％至60％、60％至40％、40％至20％三类形成三种新的电源储量的电池包，后续对各个市场进行投放使用，以实现梯次利用。
在一些实施例中，该方法还可包括：
将安全性检测未通过的电芯的寿命小于20％的电芯进行回收循环处理。
其中，当安全性检测未通过时，表明该电芯存在安全隐患，如果后续进行二次利用，会存在安全问题。对于该电芯，可直接进行回收循环处理，以避免可能存在的安全问题。
其中，当电芯的寿命小于20％时，表明该电芯的剩余寿命较短，没有了被再次利用的价值，此时也可直接进行回收循环处理，以避免造成外的使用体验较差等问题。
从而，在电芯的回收循环处理过程中，可将安全检测不合格的电芯以及20％以下寿命的电芯进行重新分解、提炼以及生产再利用。
本公开实施例提供的电池梯次利用方法，可将电池包拆解到电芯级，并基于电芯的电学性能进行电芯的分等级重组，形成新的电池包，并投放至对应的市场，实现了电池包中各电芯的有效利用，同时改善了在将电池包拆解到模组级即进行重组再利用时的由于各电芯性能以及性能衰减不同而导致的新的电池包一致性较差、再次利用时使用体验较差等问题。
本公开实施例还提供了一种溯源管理系统，可用于执行上述任一种方法，或关联上述任一种方法的步骤得到相关信息，因此也具有相应的有益效果。
在一些实施例中，图7示出了本公开实施例提供的一种溯源管理系统。参照图7，该溯源管理系统包括监控系统300(全称为“溯源管理平台后台监控系统300”，前后文中可简称为“监控系统300”)、生产管理信息系统310、销售管理信息系统320、使用管理信息系统330、回收管理信息系统340、再利用管理信息系统350以及废旧回收管理信息系统360，生产管理信息系统310、销售管理信息系统320、使用管理信息系统330、回收管理信息系统340、再利用管理信息系统350以及废旧回收管理信息系统360均与监控系统300交互。
其中，生产管理信息系统310用于获取电池生产管理信息，并发送至监控系统300；电池生产管理信息中包括电芯标识信息；可选的，生产管理信息系统310可用于获取生产商录入的信息或者生产过程中自动监测对应生成的信息，该信息可覆盖生产全过程。
其中，销售管理信息系统320用于获取电池销售管理信息，并发送至监控系统300；电池销售管理信息中包括电芯标识信息；可选的，销售管理信息系统320可用于获取销售商录入的信息或者销售过程中自动监测对应生成的信息，该信息可覆盖销售全过程。
其中，使用管理信息系统330用于获取电池使用管理信息，并发送至监控系统300；电池使用管理信息中包括电芯标识信息；可选的，使用管理信息系统330可用于获取电芯或电池包初次使用过程中的电池使用相关信息，该信息可覆盖电芯初始使用的全过程。
其中，回收管理信息系统340用于获取电池回收管理信息，并发送至监控信息；电池回收管理信息中包括电芯标识信息，且在上述任一种方法的步骤中关联生成；可选的，回收管理信息系统340可用于获取回收商录入的信息或者初次使用后的回收过程中自动监测对应生成的信息，该信息可覆盖初次使用后的回收全过程。
其中，再利用管理信息系统350用于获取电池再利用管理信息，并发送至监控系统300；再利用管理信息中包括电芯标识信息，且在上述任一种方法的步骤中关联生成；可选地，再利用即为回收的电池包直接投放至其他用能市场以及电池包拆解后的梯次利用的过程；对应的，再利用管理信息系统350可用于获取上述过程中的相关信息，可对应于相关人员录入的信息，以及再利用过程中自动监测对应生成的信息，该信息可覆盖再利用的全过程。
其中，废旧回收管理信息系统360用于获取报废电池回收管理信息，并发送至监控系统300；报废电池回收管理信息中包括电芯标识信息，且在上述任一种方法的步骤中关联生成；可选的，废旧回收即为电池无法在投放到任何市场回收循环处理并再生产的过程；对应的，废旧回收管理信息系统360可用于获取上述过程中的相关信息，可对应于相关人员录入的信息，以及废旧回收过程中自动监测对应生成的信息，该信息可覆盖废旧回收的全过程。。
其中，监控系统300用于接收电池生产管理信息、电池销售管理信息、电池使用管理信息、电池回收管理信息、电池再利用管理信息以及报废电池回收管理信息，并基于电芯标识信息，实现对各电芯的全生命周期的监测。
示例性地，图8示出了一种电芯的应用闭环。参照图8，电芯一方面可用在储能柜中，构成储能电池包；另一方面，可构成模组(即电池模组)，并进一步构成EV电池包，用在车辆等移动用能设备中。当车辆报废之后，或者车辆供能不足之后，可将拆卸下来的电池包进行梯次利用，具体可参见上文，包括评估、测试、拆解、重组等过程，在此不赘述，从而构成能够用在其他用能市场中的储能电池包。如此，实现电芯的有效利用。
示例性地，图9示出了一种包括梯次利用过程的电芯全生命周期的过程，其相对于图8，细化了梯次利用的过程。参照图9，车厂将由电芯组装成的电池包安装到新能源车辆中，并出厂；这里的新能源车辆值至少部分用电的车辆。新能源车辆报废或其中的电池包功能不足之后，将电池包拆卸下来，利用上文中的电池测试方法进行测试，即进行电池评估，并将满足用能需求的电芯进行重新组合，并对应投放到对应的视场，实现再利用，例如示出的市场应用1、市场应用2和市场应用3，三种应用分别对应于80％～60％、60％～40％、40％～20％三类电芯；此外，可对市场应用1退役的电池包再次进行电池评估，且其通常可应用到市场应用2中；同理，可对市场应用2退役的电池包再次进行电池评估，且其通常可应用到市场应用3中；由市场应用3退役的电池包及由其拆解得到的电芯不再具有再利用的价值，其通过回收提炼等步骤，可用于生产新电池，并再次提供到车厂，用到新能源车辆中，如此实现全过程的循环。
示例性地，图10示出了另一种电芯的全生命周期的过程。参照图10，动力电池生产企业将原材料加工成电芯，或者进一步组装成电池包，并出厂发货至车辆生产厂商。车辆生产厂商将电芯或电池包组装到车辆中，并将车辆交付给经销商；当车辆生产厂商发现已出厂的车辆存在问题时，或者可回收废旧车辆时，可通知经销商进行车辆回收。经销商可将车辆销售给消费者，或者通过以旧换新的形式回收废旧车辆，并将废旧车辆转交至车辆生产厂商；此外，经销商可将废旧车辆中的电池拆卸下来，直接交给动力电池回收再利用企业，以及将不包括电池的车辆其他部件转交至车辆生产厂商。消费者使用车辆，直至车辆报废，并可将报废车辆转移至报废车辆拆解企业；或者车辆其他部件完好，只有电池包功能不足，此时可将废旧电池更换下来，并将其转移至动力电池回收再利用企业。报废车辆拆解企业可将电池包拆解下来，并将其转移至动力电池回收再利用企业。动力电池回收再利用企业通过多个途径进行电池回收，并可将回收的电池进行梯次利用，例如可应用到其他用能领域(对应不同的应用市场)，或者将不可再利用的电池进行回收循环处理，得到电池生产的原材料，并转移至动力电池生产企业。
图7示出的溯源管理系统可实现对图8、图9以及图10示出的过程的监测，实现针对电池的全生命周期中的各个环节的溯源。
在一些实施例中，在图7的基础上，该溯源管理系统还可以包括溯源管理平台服务器、溯源管理平台数据存储装置以及其他装置或功能部件，在此不赘述也不限定。
在一些实施例中，可采用电池七码关联，对电池进行联码。具体地，可分别标志电池的生产商、销售商、回收商、处理部门、报废部门、使用者和每阶段电池状态，扫码可对电池进行信息读取以及现有状态的查询。
本公开实施例提供的溯源管理系统，相对于现有技术中的溯源管理系统仅集中在电池的再回收利用过程，将对电芯的监测扩展到了电池的整个生命周期，包括从生产、销售、使用、回收、再利用以及废旧回收的各个环节，可实现针对上述各个环节的追溯，实现对电池的全生命周期可溯源。
同时，现有的电池测试系统通常对整个电池包进行测试，且通过电学参数进行电池包性能评估。而本公开实施例中，电池测试系统可通过膨胀系数进行电池包性能评估；以及可将电池包进行拆解、得到独立的电芯，并对各个电芯分批次分别进行测试；其后，将性能相当的电芯重新组合再利用，直至各电芯均已无法组合利用时，进行回收再利用，实现了电池的准确测试评估和有效利用。
示例性地，图11示出了一种循环回收处理的方法，示出了对废旧锂离子电池进行处理的方法。参照图11，该方法可包括：对电池进行放电、剪切破碎以及混合搅拌，得到包括正极材料和碳粉的悬浮液；浸取得到包括正极材料金属盐溶液和碳粉的溶液；再经过过滤预处理、超滤处理、陶瓷纳滤处理以及耐酸碱过滤处理，得到Li+溶液；其中，过滤预处理之后还通过压滤，得到滤渣，以回收碳粉，对应的滤液可再返回进行浸取以及后续步骤；其中，陶瓷纳滤处里得到包含金属阳离子，例如Ni2+、Co2+、Mn2+和Fe2+、等离子的溶液，并继续去后端工序；其中，耐酸碱过滤处理之后得到的水可以回收利用。
本公开实施例的上述实施方式还提供了一种车辆动力电池循环利用的新模式，其为环保和节能提供了新的思路。在保证安全可控前提下，按照先梯次利用后再生利用原则，对废旧动力蓄电池开展多层次、多用途的合理利用，降低综合能耗，提高能源利用效率，提升综合利用水平与经济效益，并保障不可利用残余物的环保处置。其中，采用上述电池测试方法、梯次利用方法以及回收处理方法后，电池的使用成本可减少50％；同时，车辆动力电池通过上述梯次重组利用后，可以将电池使用时间延长一倍。此外，锂离子电池本身不含有重金属等污染物，通过采用上述回收处理方法对锂钴镍等金属进行的提取，可确保符合环保需求，实现环境友好和资源回收利用。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电池测试方法，其特征在于，包括：
获取电池包的膨胀系数；
基于所述膨胀系数，判断所述电池包是否需要拆解；
在所述电池包需要拆解的情况下，将所述电池包拆解成多个独立的电芯；
分批次获取所述多个独立的电芯中各所述电芯的电学参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电池包的膨胀系数包括：
获取电池包的质量和体积；
基于所述质量和所述体积，确定所述电池包的密度；
基于所述密度和格林艾森定律，确定所述膨胀系数；
其中，所述格林艾森定律表示为：λ＝3γρC/(MK)；
λ代表膨胀系数，γ代表格林艾森系数，ρ代表密度，C代表摩尔比热，M代表原子质量，K代表弹性模量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述膨胀系数，判断所述电池包是否需要拆解，包括：
获取预设阈值范围；
比较所述膨胀系数和所述预设阈值范围；
当所述膨胀系数大于所述预设阈值范围的上限值时，确定所述电池包需要拆解。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述比较所述膨胀系数和所述预设阈值范围之后，还包括：
当所述膨胀系数在所述预设阈值范围内时，确定所述电池包进行再次利用；
当所述膨胀系数小于所述预设阈值范围的下限值时，确定所述电池包报废。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分批次获取所述多个独立的电芯中各所述电芯的电学参数，包括：
将所述多个独立的电芯划分为电芯组；每个电芯组包括至少一个所述电芯；
将同一个所述电芯组中的各所述电芯分别对应地插入电芯测试系统的电芯测试接口中；其中，电芯测试接口中包括正极片和负极片，各负极片连接同一根负极线，各正极片分别连接各自对应的正极线；
在预设参数条件下，所述电芯进行充放电测试，以获取所述电芯的电学参数。
6.一种电池梯次利用方法，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的电池测试方法；所述分批次获取所述多个独立的电芯中各所述电芯的电学参数之后，还包括：
基于所述电芯的电学参数，评估对应的所述电芯的寿命；
基于所述电芯的寿命，筛选出寿命在预设寿命范围内的电芯；
对寿命在预设寿命范围内的电芯进行安全性检测；
将安全性检测通过的电芯进行重组，形成多种不同电源储量的新的电池包，再进行梯次利用。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述电芯进行重组，包括：
利用一体化供电设备、移动式UPS设备、机架式UPS设备中的至少一个对所述电芯进行重新组装。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设寿命范围为20％至80％；
所述将安全性检测通过的电芯进行重组，形成多种不同电源储量的新的电池包，包括：
基于电芯的寿命，将电芯划分为三个等级；
分别将同一等级的电芯进行重组，对应形成三种不同的电源储量的新的电池包；
其中，所述三个等级包括A等级、B等级和C等级；A等级的电芯的寿命为80％至60％，B等级的电芯的寿命为60％至40％，C等级的电芯的寿命为40％至20％。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
将安全性检测未通过的电芯的寿命小于20％的电芯进行回收循环处理。
10.一种溯源管理系统，其特征在于，包括监控系统、生产管理信息系统、销售管理信息系统、使用管理信息系统、回收管理信息系统、再利用管理信息系统以及废旧回收管理信息系统，所述生产管理信息系统、所述销售管理信息系统、所述使用管理信息系统、所述回收管理信息系统、所述再利用管理信息系统以及所述废旧回收管理信息系统均与所述监控系统交互；
所述生产管理信息系统用于获取电池生产管理信息，并发送至所述监控系统；所述电池生产管理信息中包括电芯标识信息；
所述销售管理信息系统用于获取电池销售管理信息，并发送至所述监控系统；所述电池销售管理信息中包括电芯标识信息；
所述使用管理信息系统用于获取电池使用管理信息，并发送至所述监控系统；所述电池使用管理信息中包括电芯标识信息；
所述回收管理信息系统用于获取电池回收管理信息，并发送至所述监控信息；所述电池回收管理信息中包括电芯标识信息，且在权利要求1-9任一项所述的方法的步骤中关联生成；
所述再利用管理信息系统用于获取电池再利用管理信息，并发送至所述监控系统；所述再利用管理信息中包括电芯标识信息，且在权利要求1-9任一项所述的方法的步骤中关联生成；
所述废旧回收管理信息系统用于获取报废电池回收管理信息，并发送至所述监控系统；所述报废电池回收管理信息中包括电芯标识信息，且在权利要求1-9任一项所述的方法的步骤中关联生成；
所述监控系统用于接收所述电池生产管理信息、所述电池销售管理信息、所述电池使用管理信息、所述电池回收管理信息、所述电池再利用管理信息以及所述报废电池回收管理信息，并基于所述电芯标识信息，实现对各电芯的全生命周期的监测。
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