CN113967609B - 一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，采用先持续夹持施压结合超大电流脉冲放电，在进行搁置测量电压下降速率的方法，可以提前暴露并剔除潜在的微短路隐患；采用多次间隔的大电流脉冲能力测试，不仅能考察电池的容性供电能力、极化供电能力、暴露缺陷，还能防止电池过热造成不必要的性能衰减；采用漏电流系数作为配组的依据之一，并通过合理的计算方法可以高效实现最优配组的目的；本发明在充电后，搁置8h～24h，使电池开路电压达到稳定后再测量开路电压，相比现有手段的测试结果更准确可靠。本发明解决了运载火箭高功率锂离子电池单体中潜在短路无法及时发现的技术问题，提高了运载火箭高功率锂离子电池的实现最优配组效率。
Description
技术领域
本发明涉及运载火箭锂离子电池领域，具体涉及一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法。
背景技术
随着科学技术发展，锂离子电池的在运载火箭领域应用越来越多。方形锂离子电池单体是运载火箭常用的一种结构形式，该结构形式的锂离子单体电池具有较高的功率输出特性和高的可靠性。然而，锂离子电池内部可能存在潜在的微短路风险，采取普通的存放搁置测试方法，在单体电池装机前初期并不能发现该缺陷，单体电池装机后，通过长时间贮存或偶尔一次使用后，锂离子电池时有偶发性内部微短路的情况。目前，锂离子电池内部微短路的测试方法主要通过长时间搁置的方法结合来实现，然而长时间搁置的方法不能潜在的风险。
CN106378317B《高压高功率锂离子电池组单体筛选方法和系统》先测量单体电池的容量保持率(等效于电压下降率)，最后再测试脉冲放电直流内阻，与本发明的测试顺序不同，不够成脉冲放电对电压下降速率的因果关系，无法有效剔除可能发生微短路的单体电池；CN108254695A《一种磷酸铁锂电池模组中电芯单体容量一致性检测方法》中所述脉冲大电流为1C～10C放电，难以实现潜在微短路缺陷的暴露。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，采用持续夹持施压结合大电流脉冲放电的方法提前暴露并剔除微短路隐患，解决了运载火箭高功率锂离子电池单体中潜在短路无法及时发现的技术问题，通过一种合理的计算方法解决运载火箭高功率锂离子电池的实现最优配组效率不高的技术问题。
为了达到上述的目的，本发明提供一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，包括步骤如下：
步骤一、充满电的高功率锂离子电池通过放电测试容量Cx；
步骤二、充电到规定的电量后，用夹板以0.05Mpa～0.5Mpa的压力夹持；以25C～40C脉冲电流、0.2s脉冲宽度，间隔输出多次脉冲，测量多次脉冲过程的最低电压下限值Ud；
步骤三、充电到规定电量后，搁置t1小时，测量开路电压U1，搁置t2小时，测量开路电压U2，计算持续挤压状态下，大电流脉冲试验后的电压下降速率Kx＝(U1-U2)/t2；
步骤四、按照Cx满足规定容量范围，脉冲电压下限值Ux满足规定电压范围，电压下降速率Kx满足规定范围的规则剔除不合格的高功率锂离子电池；
步骤五、计算电流漏率系数为Kx*Cx，从小到大排序为m，容量从大到小排序为n，按漏电流分组，每个漏电流组数量为E，漏电流组数量E满足单个电池组单体数量W的整数倍，需要配组电池组的总组数为B，单体总数是W*B，建立每个单体电池的权重值y＝int((m-1)/E)+n/(W*B)，其中int()为向下取整函数；
步骤六、筛选满足要求的单体电池按照y值从小到大顺序进行排序，按顺序每W个单体分配为同一电池组中使用。
上述一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其中，所述步骤一中，将高功率锂离子电池以0.2C～1C电流充电，然后在该电压恒压充到电流降低到0.02C，然后以0.2C～1C放电，测试容量为Cx。
上述一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其中，所述步骤二中，多次脉冲电流之间的时间间隔为0.8s～2s，次数为3次。
上述一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其中，所述步骤三中，搁置时间t1为8h～24h，搁置时间t2为240h～720h。
上述一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其中，所述步骤三中，规定电量为70％～80％。
上述一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其中，所述步骤四中，定电压范围为3.0V，规定电压下降速率为不大于0.042mV/h。
上述一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其中，本方法测试环境条件为常温常压条件下进行。
本发明的解决方案是：一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，按照顺序包括：
S1、将高功率锂离子电池以0.2C～1C电流充电，然后在该电压恒压充到电流降低到0.02C，然后以0.2C～1C放电，测试容量为Cx；
S2、以0.2C～1C电流充电，充电到70％～80％的电量对应的电压，然后以该电压恒压充到电流降低到0.02C，用夹板以0.05Mpa～0.5Mpa的压力夹持，使单体电池发生一定程度的形变，使微短路的效果加强或暴露潜在微短路构成必要条件；以25C～40C脉冲电流、0.2s脉冲宽度，间隔输出多次脉冲(一般为3次)测量多次脉冲过程的最低电压下限值Ud不小于3V，第一个脉冲检查单体电池的电容性供电能力，后续脉冲检查单体电池的极化能力，同时，多个脉冲实现夹持状态下单体电池潜在短路的加速发生，分为多个0.2s的短脉冲，脉冲之间的间隔时间0.8s～2s，防止脉冲时间过长而造成过热情况；
S3、再次将经上述处理的单体电池充电到70％～80％的电量对应的电压，然后以该电压恒压充到电流降低到0.02C，搁置8h～24h，测量开路电压U1，搁置240h～720h，测量开路电压U2，计算持续挤压状态下，大电流脉冲试验后的电压下降速率Kx＝(U1-U2)/t2；
S4、按照Cx满足规定容量范围，脉冲电压下限值Ux满足不低于3V，电压下降速率Kx不大于0.042mV/h的要求剔除不满足要求的单体电池；
S5、计算电流漏率系数为Kx×Cx，从小到大排序为m，容量从大到小排序为n，按漏电流分组，每个漏电流组数量为E，每个漏电流组E满足单个电池组单体数量W的整数倍，需要配组电池组的总组数为B，单体总数为W*B，建立每个单体电池的权重值y＝int((m-1)/E)+n/(W*B)，其中int()为向下取整函数；
S6、筛选满足要求的单体电池按照y值从小到大顺序进行排序，按顺序每W个单体分配为同一电池组中使用。
与现有技术相比，本发明的技术有益效果是：
(1)本发明采用先持续夹持施压结合超大电流脉冲放电，在进行搁置测量电压下降速率的方法，可以提前暴露并剔除潜在的微短路隐患。
(2)本发明采用多次间隔的大电流脉冲能力测试，不仅能考察电池的容性供电能力、极化供电能力、暴露缺陷，还能防止电池过热造成不必要的性能衰减。
(3)本发明在充电后，搁置8h～24h，使电池开路电压达到稳定后再测量开路电压，相比现有手段的测试结果更准确可靠。
(4)本发明采用漏电流系数作为配组的依据之一，并通过合理的计算方法可以高效实现最优配组的目的。
附图说明
本发明的一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法由以下的实施例及附图给出。
图1为本发明高功率锂离子电池的筛选配组方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法作进一步的详细描述。
一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，按照顺序包括：
步骤1、将高功率10Ah锂离子电池以2A电流充电到4.2V，然后以4.2V电压恒压充到电流降低到0.2A，然后以5A恒流放电，测试容量为Cx；
步骤2、以2A电流充电，充电到4.0V，然后以4.0V恒压充到电流降低到0.2A，用夹板以0.05Mpa～0.5Mpa的压力夹持，使单体电池发生一定程度的形变；夹持状态的单体电池以25C～40C脉冲电流、0.2s脉冲宽度，每间隔0.8s输出一次脉冲，共计10次脉冲，测量多次脉冲过程的最低电压下限值Ud不小于3V；
步骤3、单体电池夹紧状态下，以2A电流充电，充电到4.0V，然后以4.0V恒压充到电流降低到0.2A，搁置24h，测量开路电压U1，搁置680h，测量开路电压U2，大电流脉冲试验后的电压下降速率Kx＝(U1-U2)/680；
步骤4、按照Cx满足规定容量范围，脉冲电压下限值Ux满足不低于3V，电压下降速率Kx不大于0.042mV/h的要求剔除不满足要求的单体电池；
步骤5、计算电流漏率系数为Kx*Cx，从小到大排序为m，容量从大到小排序为n，按漏电流分组，每个漏电流组数量为E，漏电流组量E满足单个电池组单体数量W的整数倍，需要配组电池组的总组数为B，单体总数为W*B，建立每个单体电池的权重值y＝int((m-1)/E)+n/(W*B)，其中int()为向下取整函数；
步骤6、筛选满足要求的单体电池按照y值从小到大顺序进行排序，按顺序每W个单体分配为同一电池组中使用。
Claims (7)
1.一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一、充满电的高功率锂离子电池通过放电测试容量Cx；
步骤二、充电到规定的电量后，用夹板以0.05Mpa～0.5Mpa的压力夹持；以25C～40C脉冲电流、0.2s脉冲宽度，间隔输出多次脉冲，测量多次脉冲过程的最低电压下限值Ux；
步骤三、充电到规定电量后，搁置t1小时，测量开路电压U1，搁置t2小时，测量开路电压U2，计算持续挤压状态下，大电流脉冲试验后的电压下降速率Kx＝(U1-U2)/t2；
步骤四、按照Cx满足规定容量范围，脉冲电压下限值Ux满足规定电压范围，电压下降速率Kx满足规定范围的规则剔除不合格的高功率锂离子电池；
步骤五、计算电流漏率系数为Kx*Cx，从小到大排序为m，容量从大到小排序为n，按漏电流分组，每个漏电流组数量为E，漏电流组数量E满足单个电池组单体数量W的整数倍，需要配组电池组的总组数为B，单体总数是W*B，建立每个单体电池的权重值y＝int((m-1)/E)+n/(W*B)，其中int()为向下取整函数；
步骤六、筛选满足要求的单体电池按照y值从小到大顺序进行排序，按顺序每W个单体分配为同一电池组中使用。
2.如权利要求1所述的一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其特征在于，所述步骤一中，将高功率锂离子电池以0.2C～1C电流充电，然后在设定电压下恒压充到电流降低到0.02C，然后以0.2C～1C放电，测试容量为Cx。
3.如权利要求1所述的一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其特征在于，所述步骤二中，多次脉冲电流之间的时间间隔为0.8s～2s，次数为3次。
4.如权利要求1所述的一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其特征在于，所述步骤三中，搁置时间t1为8h～24h，搁置时间t2为240h～720h。
5.如权利要求1所述的一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其特征在于，所述步骤三中，规定电量为满电量的70％～80％。
6.如权利要求1所述的一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其特征在于，所述步骤四中，规定电压为3.0V，规定电压下降速率为不大于0.042mV/h。
7.如权利要求1所述的一种运载火箭用高功率锂离子电池的筛选配组方法，其特征在于，测试环境条件为常温常压条件下进行。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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