CN114284543B - 电芯配组方法及采用该方法配组的电池模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电芯配组方法，包括：(1)、将多个电芯在常温下分别充放电多次，根据各电芯的平均放电容量C1，筛选电芯；(2)、将筛选出的电芯充电至预设SOC值，测试各电芯的OCV和ACR；将电芯依次在常温环境下和高温下静置，并测试每次静置后各电芯的OCV和ACR，根据各电芯的压降速率K及ACR，再次筛选电芯；(3)、将筛选出的各电芯在高温环境下分别充放电多次，并计算平均放电容量C2及ΔC值；根据ΔC值从大到小排列电芯，并均分为a、b和c三级；(4)将c级电芯放置于模组中部，将b级电芯放置于c级电芯的左右两侧，再将a级电芯放置于c级电芯左右两侧后，将多个电芯连接成组。本发明所述的电芯配组方法，其可提高成组一致性。

Description

电芯配组方法及采用该方法配组的电池模组

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种电芯配组方法，同时，本发明还涉及一种采用该方法配组的电池模组。

背景技术

目前，锂离子电池在储能、通信等行业的应用越来越广泛，其中，在锂电池应用中，电芯的一致性控制是电芯成组的关键技术。现有电芯成组一般通过将同批次电芯做完容量分选之后，以相同的电流在相同的工况下充电至相同截止时间，测量相同SOC(State ofcharge，即荷电状态)下的静态电压、交流内阻，以及常温自放电给定一个区间去筛选出一致性较好的电芯，然后将符合条件的电芯级装成模组。也就是说，现有技术主要从电芯容量C、开路电压OCV及交流内阻ACR三个条件去筛选配组。该配组方法只考虑电芯自身的性能，且容量分档方法仅能筛选出当前状态一致性电芯，致使该配组方法难以获得一致性较好的电池模组。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电芯配组方法，其可提高成组一致性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电芯配组方法，该方法包括：

(1)、初次筛选：

将化成分容后的同一批次的多个电芯在常温下分别充放电多次，根据各电芯的平均放电容量C1，筛选电芯；

(2)、再次筛选：

将筛选出的电芯充电至预设SOC值，测试各电芯的OCV和ACR；

将电芯依次在常温环境下和高温环境下静置，并测试每次静置后各电芯的OCV和ACR，根据各电芯的压降速率K及ACR，再次筛选电芯；

其中，K＝＝ΔV/Δt，ΔV为相邻两次测试的OCV的差值，Δt为相邻两次测试间隔的时间；

(3)、预配组分级：

将筛选出的各电芯在高温环境下分别充放电多次，并计算各电芯的平均放电容量C2，以及ΔC值，其中，ΔC＝C2-C1；

根据ΔC值从大到小排列多个电芯，并将多个电芯均分为a、b和c三级；

(4)、电芯配组：

将c级电芯放置于模组中部，将b级电芯放置于c级电芯的左右两侧，再将a级电芯放置于b级电芯左右两侧后，将多个电芯连接成组。

进一步的，步骤(1)中将各电芯在常温下至少充放电三次。

进一步的，预设SOC值为13％-17％。

进一步的，步骤(2)将电芯在常温下静置两次，第一次静置时间为5h-7h，第二次静置时间为70h-74h。

进一步的，步骤(2)中的高温环境的温度为40℃-50℃，静置时间为115h-125h。

进一步的，步骤(2)中的高温环境的温度为45℃，静置时间为120h。

进一步的，步骤(2)中，根据各电芯的压降速率K及ACR，利用绘图软件绘制出K及ACR的分布图，通过分布图筛选电芯。

进一步的，步骤(3)中的高温环境的温度为30℃-40℃，并至少充放电三次。

进一步的，步骤(3)中的高温环境的温度为35℃，并充放电三次。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的电芯配组方法，通过将再次筛选后的电芯根据ΔC分为三级，并将ΔC最小的c级的电芯放于电池模组中部，可减小由于中间电芯由于温升引起的容量电压不一致，将ΔC较大的a在的电芯放置于电池模组两侧，利用电池模组两侧散热性能优于中间位置的特点，从而可有效解决电池模组充放电容量及电压不一致的问题。

此外，本发明的另一目的在于提出一种电池模组，所述电池模组中的多个电芯通过如上所述的电芯配组方法配组。

本发明所述的电池模组中的多个电芯通过如上所述的电芯配组方法配组，可有效解决电池模组充放电容量及电压不一致的问题，从而可提高系统短期一致性，并减少长期循环的衰减。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的电芯配组方法的步骤图；

图2为本发明实施例所述的K值的分布图；

图3为本发明实施例所述的ACR的分布图；

图4为本发明实施例所述的电芯的配组布置示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互级合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例涉及一种电芯配组方法，该方法主要包括初次筛选、再次筛选和预配组分级以及电芯配组四个步骤。

在步骤(1)初次筛选中，将化成分容后的同一批次的多个电芯在常温下分别充放电多次，根据各电芯的平均放电容量C1，筛选电芯。而且，为提高配组效果，本实施例中，多个电芯在常温下至少充放电三次。作为一种具体的实施方式，本实施例的多个电芯在常温下充放电三次，另外，筛选原则为电芯的平均放电容量C1在(-2％～2％)C内即为合格电芯，其中，C为设计容量。

在步骤(2)再次筛选中，首选，将筛选出的电芯充电至预设SOC值，测试各电芯的OCV和ACR。其中，该预设SOC值具体为13％-17％，例如，可为13％、14％、15％、16％、17％或者其他数值。

其次，将电芯依次在常温环境下和高温环境下静置，并测试每次静置后各电芯的OCV和ACR，根据各电芯的K值及ACR值，再次筛选电芯。其中，K＝ΔV/Δt，ΔV为相邻两次测试的OCV的差值，Δt为相邻两次测试间隔的时间。本实施例中，为便于快速剔除不合格电芯，根据各电芯的压降速率K及ACR，利用绘图软件绘制出K及ACR的分布图，将超出标准的电芯剔除，从而筛选出合格电芯。

本实施例中，为提高使用效果，将电芯在常温下具体静置两次，第一次静置时间为5h-7h，例如可静置6h，第二次静置时间为70h-74h，例如可静置72h。上述高温环境的温度为40℃-50℃，电芯的静置时间为115h-125h，作为一种优选的实施方式，本实施例的高温环境具体为45℃，电芯的静置时间为120h。

在步骤(3)预配组分级中，将筛选出的各电芯在高温环境下分别充放电多次，并计算各电芯的平均放电容量C2，以及ΔC值，其中，ΔC＝C2-C1。然后，根据ΔC值从大到小排列多个电芯，并将多个电芯均分为a、b和c三级。在此，需要说明的是，当筛选出的配组电芯数量不为3的倍数时，可将a和b级中的电芯数量为3的倍数，其余分为c组即可。

在步骤(4)电池配组中，将c级电芯放置于模组中部，将b级电芯放置于c级电芯的左右两侧，再将a级电芯放置于b级电芯左右两侧后，将多个电芯连接成组。

并且，为提高配组一致性，该步骤(3)中的高温环境的温度为30℃-40℃，并至少充放电三次。而作为一种具体的实施方式，本实施例的步骤(3)中的高温环境的温度为35℃，并具体充放电三次。

以下以具体的实施例说明本实施例的电芯配组方法。

S1、将化成分容后的同一批次的10个电芯在常温下分别充放电三次，获取各电芯三次的放电容量，并计算各电芯的平均放电容量C1，将平均放电容量C1超出±3％C的电芯剔除，筛选出合格电芯。其中，C为50Ah，各电芯三次的放电容量及各电芯的平均放电容量C1如下表：

由表1中可知，电芯2、电芯7的平均值超出±2％C，剔除电芯2、电芯7。

S2、将电芯1、电芯3-6，以及电芯8-10充电至13％SOC荷电状态，并测试各电芯的初始OCV1、ACR1，其结果如下表2：

序号	电芯1	电芯3	电芯4	电芯5	电芯6	电芯8	电芯9	电芯10
									OCV1	3.0993	3.0982	3.0978	3.0971	3.0970	3.0981	3.0977	3.0973
ACR1	0.1492	0.1489	0.1513	0.1517	0.1504	0.1522	0.1499	0.1526

S3、将电芯1、电芯3-6，以及电芯8-10在常温下静置6h，并测试各电芯的OCV2、ACR2，其结果如下表3：

S4、再将电芯1、电芯3-6，以及电芯8-10在常温下静置72h，并测试各电芯的OCV3、ACR3，其结果如下表4：

序号	电芯1	电芯3	电芯4	电芯5	电芯6	电芯8	电芯9	电芯10
									OCV3	3.0961	3.0942	3.0938	3.0939	3.0925	3.0950	3.0941	3.0942
ACR3	0.1513	0.1508	0.1532	0.1547	0.1528	0.1530	0.1515	0.1525

S5、将电芯1、电芯3-6，以及电芯8-10在高温45℃环境下静置120h，并测试各电芯的OCV4、ACR4，其结果如下表5：

序号	电芯1	电芯3	电芯4	电芯5	电芯6	电芯8	电芯9	电芯10
									OCV4	3.0947	3.0919	3.0912	3.0923	3.0903	3.0934	3.0920	3.0935
ACR4	0.1500	0.1513	0.1546	0.1559	0.1532	0.1526	0.1519	0.1536

S6、根据表2至表5中的数值计算出各电芯的K1、K2及K3值，以电芯1为例：

序号	电芯1	电芯3	电芯4	电芯5	电芯6	电芯8	电芯9	电芯10
									K1	0.2500	0.3667	0.4333	0.2667	0.3000	0.2667	0.2000	0.2333
K2	0.0236	0.0250	0.0194	0.0222	0.0375	0.0208	0.0333	0.0236
									K3	0.0117	0.0192	0.0217	0.0133	0.0183	0.0133	0.0175	0.0058

K1＝|OCV2-OCV1|/6＝0.2500mV/h

K2＝|OCV3-OCV2|/72＝0.0236mV/h

K3＝|OCV4-OCV3|/120＝0.0117mV/h

S7、根据各电芯的K1、K2及K3值，以及ACR1、ACR2、ACR3、ACR4，利用绘图软件绘出K值及ACR分布图，由图3和图4可知，电芯4的K值处于标准之外，将其剔除，其余的电芯1、3、5、6、8、9、10为最终选定的配组电芯。

S8、将电芯1、3、5、6、8、9、10高温35℃环境下进行3次充放电循环，获取各电芯三次的放电容量，并计算各电芯的平均放电容量C2，以及ΔC值，ΔC＝C2-C1，结果如下表6：

序号	电芯1	电芯3	电芯5	电芯6	电芯8	电芯9	电芯10
								C2	52.877	53.089	52.936	54.276	53.802	54.334	53.076
ΔC	2.956	3.665	3.861	3.814	3.196	2.814	3.472
								等级	c	b	a	a	c	c	b

S9、根据各电芯的ΔC，按从大到小将电芯1、3、5、6、8、9、10排序如下：

电芯5＞电芯6＞电芯3＞电芯10＞电芯8＞电芯1＞电芯9，并区分等级，参照上表6，最终，电芯按图4中摆放方式组成模组，其中图4中各数字分布代表电芯序号，例如，电芯5位于最右端，而电芯6位于最左端。

本实施例的电芯配组方法，两次筛选剔除异常电芯，用大量数据以及三个自放电维度的筛选方法比现有方法更加精准。另外，在成组前增加一道ΔC分档流程，使三个不同等级的电芯放置不同的位置；可从根源上减少模组的充放电容量及电压不一致，从而可提高系统短期一致性，减少长期循环的衰减。

此外，本实施例还涉及一种电池模组，该电池模组中的多个电芯通过如上所述的电芯配组方法配组。

本实施例的电池模组中的多个电芯通过如上所述的电芯配组方法配组，可有效解决电池模组充放电容量及电压不一致的问题，从而可提高系统短期一致性，并减少长期循环的衰减。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电芯配组方法，其特征在于，该方法包括：

（1）、初次筛选：

将化成分容后的同一批次的多个电芯在常温下分别充放电多次，根据各电芯的平均放电容量C1，筛选电芯；

（2）、再次筛选：

将筛选出的电芯充电至预设SOC值，测试各电芯的OCV和ACR；

将电芯依次在常温环境下和高温环境下静置，并测试每次静置后各电芯的OCV和ACR，根据各电芯的K值及ACR值，再次筛选电芯；

其中，K=ΔV /Δt，ΔV为相邻两次测试的OCV的差值，Δt为相邻两次测试间隔的时间；

步骤（2）中，根据各电芯的压降速率K及ACR，利用绘图软件绘制出K及ACR的分布图，通过分布图筛选电芯；

（3）、预配组分级：

将筛选出的各电芯在高温环境下分别充放电多次，并计算各电芯的平均放电容量C2，以及ΔC值，其中，ΔC＝C2-C1；

根据ΔC值从大到小排列多个电芯，并将多个电芯均分为a、b和c三级；

（4）、电芯配组：

将c级电芯放置于模组中部，将b级电芯放置于c级电芯的左右两侧，再将a级电芯放置于b级电芯左右两侧后，将多个电芯连接成组。

2.根据权利要求1所述的电芯配组方法，其特征在于：

步骤（1）中将各电芯在常温下至少充放电三次。

3.根据权利要求1所述的电芯配组方法，其特征在于：

预设SOC值为13%-17%。

4.根据权利要求1所述的电芯配组方法，其特征在于：

步骤（2）将电芯在常温下静置两次，第一次静置时间为5h-7h，第二次静置时间为70h-74h。

5.根据权利要求1所述的电芯配组方法，其特征在于：

步骤（2）中的高温环境的温度为40℃-50℃，静置时间为115h-125h。

6.根据权利要求5所述的电芯配组方法，其特征在于：

步骤（2）中的高温环境的温度为45℃，静置时间为120h。

7.根据权利要求1所述的电芯配组方法，其特征在于：

步骤（3）中的高温环境的温度为30℃-40℃，并至少充放电三次。

8.根据权利要求7所述的电芯配组方法，其特征在于：

步骤（3）中的高温环境的温度为35℃，并充放电三次。

9.一种电池模组，其特征在于：所述电池模组中的多个电芯通过权利要求1至8中任一项所述的电芯配组方法配组。