CN114545240A - 一种提高电池性能的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高电池性能的测试方法，该方法包括以下步骤：S1、将电池充电至第一预设SOC值，然后搁置第一预设时间；S2、按照第一放电电流对电池进行恒流放电第一放电时间，然后搁置第二预设时间；S3、按照第一充电电流对电池进行恒流充电至第一预设SOC值，然后搁置第三预设时间；S4、循环执行步骤S2‑S3，循环第一设定次数；S5、将电池放电至第二预设SOC值，然后搁置第四预设时间；S6、按照第二充电电流对电池进行恒流充电第二充电时间，然后搁置第五预设时间；S7、按照第二放电电流对电池进行恒流放电至第二预设SOC值；S8、循环执行步骤S6‑S7。本实施例提供的提高电池性能的测试方法，可以减小电池极化，并提高电池的初始容量。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种提高电池性能的测试方法。
背景技术
锂离子电池是一种可反复充放电的二次电池，近年来，在消费类电子、新能源汽车等政策持续刺激下，锂离子电池作为新能源已经广泛进入普遍推广阶段。例如，磷酸铁锂电池正极材料因优异的安全性、长循环性能，近几年在动力、储能等领域快速发展应用，但磷酸铁锂正极材料本身颗粒大极化大、电导率差，在电池放电状态下极化大造成放电不能完全放出，特别是在放电初期，影响克容量的发挥，同时库伦效率偏低。
现有的技术方案中，鲜有针对磷酸铁锂材料放电状态下自身极化大、嵌锂困难的改善研究。因此，需要一种简单可靠、流程简洁且耗时小、不破坏材料颗粒的有效方法，将正极初始容量发挥出来。
发明内容
本发明提供了一种提高电池性能的测试方法，可以减小电池极化，并提高电池的初始容量。
本发明实施例提供一种提高电池性能的测试方法，该方法包括以下步骤：
S1、将所述电池充电至第一预设SOC值，然后搁置第一预设时间；
S2、按照第一放电电流对所述电池进行恒流放电第一放电时间，然后搁置第二预设时间；
S3、按照第一充电电流对所述电池进行恒流充电至所述第一预设SOC值，然后搁置第三预设时间；
S4、以步骤S2-S3为一个循环进行震荡测试，循环第一设定次数；
S5、将所述电池放电至第二预设SOC值，其中，所述第一预设SOC值大于所述第二预设SOC值，然后搁置第四预设时间；
S6、按照第二充电电流对所述电池进行恒流充电第一充电时间，然后搁置第五预设时间；
S7、按照第二放电电流对所述电池进行恒流放电至所述第二预设SOC值，然后搁置第六预设时间；
S8、以步骤S6-S7为一个循环进行震荡测试，循环第二设定次数。
可选的，执行步骤S8之后还包括以下步骤：
S9、按照第三充电电流对所述电池进行恒流充电至所述电池的SOC值为100％，然后搁置第七预设时间；
S10、按照第三放电电流对所述电池进行恒流放电至所述电池的SOC值为0％，然后搁置第八预设时间；
S11、以步骤S9-S10为一个循环进行充放电测试，，循环第三设定次数。
可选的，所述第一预设SOC值大于0％且小于或等于100％；
所述第二预设SOC值大于或等于0％且小于100％。
可选的，所述第一放电电流小于或等于所述第一充电电流；
所述第二放电电流小于或等于所述第二充电电流。
可选的，所述第一设定次数包括2-10次；
所述第二设定次数包括2-10次；
所述第三设定次数包括5000次。
可选的，所述第一放电时间包括3-10min；
所述第一充电时间包括3-10min。
可选的，所述第一预设时间、所述第四预设时间、所述第七预设时间以及所述第八预设时间均包括5min。
可选的，所述第二预设时间、所述第三预设时间、所述第五预设时间以及所述第六预设时间均包括1-10min。
可选的，所述第一放电电流及所述第二放电电流均包括0.1C-0.5C；
所述第一充电电流及所述第二充电电流均包括0.5C-1C。
可选的，所述第三充电电流及所述第三放电电流包括1C。
本发明实施例提供了一种提高电池性能的测试方法，该方法包括：将电池充电至第一预设SOC值后，对电池进行放电并放电第一放电时间，接着对电池进行充电并再次充电至第一预设SOC值，将电池从第一预设SOC值放电第一放电时间后又充电至第一预设SOC值为一个循环进行震荡测试，并循环震荡第一设定次数，接着将电池放电至第二预设SOC值，然后对电池进行充电并充电第二充电时间，接着对电池进行放电至第二预设SOC值，将电池从第二预设SOC值充电第二充电时间后又放电至第二预设SOC值为一个循环进行震荡测试，并循环震荡第二设定次数，其中，每次充放电后，都对电池搁置一段时间。本实施例提供的提高电池性能的测试方法，可以减少极化，提高电池的初始容量。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的一种提高电池性能的测试方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的又一种提高电池性能的测试方法的流程示意图；
图3为采用本实施例提供的提高电池性能的测试方法得到的测试结果图；
图4为采用不同测试方法的测试结果图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
图1为本发明实施例提供的一种提高电池性能的测试方法的流程示意图，参考图1，该方法包括以下步骤：
S1、将电池充电至第一预设SOC值，然后搁置第一预设时间。
具体的，本发明实施例中的电池可以是磷酸铁锂电池、钴酸锂电池或三元锂电池。在步骤S1中，以电池供应商规定的标准充放电电流在恒流恒压的条件下对电池进行充电，并充电至第一预设SOC值，可以以电池的电压大小判定是否达到第一预设SOC值，示例性的，设定电池为磷酸铁锂电池，以磷酸铁锂电池的上限电压为目标值，上限电压可以是3.65V，3.65V对应的SOC值为100％，设定第一预设SOC值为100％，当磷酸铁锂电池的电压达到3.65V，截止电流为0.05C时，说明磷酸铁锂电池充电至第一预设SOC值，则停止充电，并将磷酸铁锂电池搁置第一预设时间。
本实施例提供的提高电池性能的测试方法，在对电池充放电后将电池搁置一段时间，这样可以减小极化，还可以使电池的温度逐渐恢复至电池所在的环境温度。
S2、按照第一放电电流对电池进行恒流放电第一放电时间，然后搁置第二预设时间。
S3、按照第一充电电流对电池进行恒流充电至第一预设SOC值，然后搁置第三预设时间。
S4、以步骤S2-S3为一个循环进行震荡测试，循环第一设定次数。
具体的，步骤S2中的第一放电电流和步骤S3中的第一充电电流都是在电池供应商规定的标准充放电电流范围内。以步骤S2和S3为一个循环进行震荡测试，并多次循环，可以使电池正极颗粒间电子的导电性增强，极化减小，并提高电池的初始容量，节省电池设计成本。
S5、将电池放电至第二预设SOC值，其中，第一预设SOC值大于第二预设SOC值，然后搁置第四预设时间。
具体的，在步骤S5中，以电池供应商规定的标准充放电电流在恒流恒压的条件下对电池进行放电，并放电至第二预设SOC值，可以以电池的电压判定是否达到第二预设SOC值，示例性的，设定电池为磷酸铁锂电池，以磷酸铁锂电池的下限电压为目标值，下限电压可以是2.5V，2.5V对应的SOC值为0％，设定第二预设SOC值为0％，当磷酸铁锂电池的电压达到2.5V时，说明磷酸铁锂电池放电至第二预设SOC值，则停止放电，并将磷酸铁锂电池搁置第四预设时间。设置第一预设SOC值大于第二预设SOC值，可以使电池在不同的SOC值间循环震荡，减小电池放电初期和末期极化、大幅提高电池初始容量，进一步节省电池设计成本。
S6、按照第二充电电流对电池进行恒流充电第二充电时间，然后搁置第五预设时间。
S7、按照第二放电电流对电池进行恒流放电至第二预设SOC值，然后搁置第六预设时间。
S8、以步骤S6-S7为一个循环进行震荡测试，循环第二设定次数。
具体的，步骤S6中的第二充电电流和步骤S7中的第二放电电流都是在电池供应商规定的标准充放电电流范围内。以步骤S6和S7为一个循环进行震荡测试，并多次循环，可以减小极化，提高电池的初始容量。
本实施例提供的提高电池性能的测试方法可以在常温环境下对电池进行充放电，无需使用温度控制设备，从而减少设备数量，降低测试成本。
本发明实施例提供了一种提高电池性能的测试方法，该方法包括：将电池充电至第一预设SOC值后，对电池进行放电并放电第一放电时间，接着对电池进行充电并再次充电至第一预设SOC值，将电池从第一预设SOC值放电第一放电时间后又充电至第一预设SOC值为一个循环进行震荡测试，并循环震荡第一设定次数，接着将电池放电至第二预设SOC值，然后对电池进行充电并充电第二充电时间，接着对电池进行放电至第二预设SOC值，将电池从第二预设SOC值充电第二充电时间后又放电至第二预设SOC值为一个循环进行震荡测试，并循环震荡第二设定次数，其中，每次充放电后，都对电池搁置一段时间。本实施例提供的提高电池性能的测试方法，可以减少极化，提高电池的初始容量。
可选的，图2为本发明实施例提供的又一种提高电池性能的测试方法的流程示意图，参考图2,执行步骤S8之后还包括以下步骤：
S9、按照第三充电电流对电池进行恒流充电至电池的SOC值为100％，然后搁置第七预设时间。
S10、按照第三放电电流对电池进行恒流放电至电池的SOC值为0％，然后搁置第八预设时间。
S11、以步骤S9-S10为一个循环进行充放电测试，循环第三设定次数。
具体的，步骤S9中的第三充电电流和步骤S10中的第三放电电流都是在电池供应商规定的标准充放电电流范围内。在步骤S9中对电池进行恒流恒压充电，并充电至电池的SOC值为100％，且截止电流为0.05C。在步骤S10中，将电池放电至电池的SOC值为0％，然后测量电池的初始容量并记录初始容量。以步骤S9和步骤S10为一个标准的充电放电循环测试，循环第三设定次数，第三设定次数可以大于国际测试中规定的测试次数，从而确定电池在不同震荡测试下的寿命。
可选的，第一预设SOC值大于0％且小于或等于100％；第二预设SOC值大于或等于0％且小于100％。
优选的，第一预设SOC值为100％，第二预设SOC值为0％。
具体的，当第一预设SOC值为100％，第二预设SOC值为0％时，电池的SOC值在100％和0％两个状态下震荡充放电，可以减小放电正极嵌锂阻抗，活化电池获得更高的循环初始容量，更小的放电末端极化。
可选的，第一放电电流小于或等于第一充电电流；第二放电电流小于或等于第二充电电流。
优选的，第一放电电流小于第一充电电流，第二放电电流小于第二充电电流。
具体的，由于电池在放电过程中极化较大，因此，选择小的放电电流可以减小极化。设置充电电流大于放电电流，可以减小充电时间。另外，第一放电电流可以与第二放电电流相等，第一充电电流可以与第二充电电流相等。
可选的，第一设定次数包括2-10次；第二设定次数包括2-10次；第三设定次数包括5000次。
具体的，第一设定次数可以与第二设定次数相等，相比于现有技术，本实施例设置的第一设定次数和第二设定次数均较小，只需通过几次充放电即可活化电池，整个流程最大的优点是流程简单耗时小，通过较少的工步达到最大的循环初始容量提升，从而节省成本。在循环震荡次数较小的情况下，也可以增加初始容量。由于国际测试中对电池进行充放电测试的循环次数一般是500次或1000次，本实施中设置第三设定次数为5000次，可以满足不同需求下的充放电测试，另外，还可以测试电池的寿命。
可选的，第一放电时间包括3-10min；第一充电时间包括3-10min。
具体的，相比于现有技术中对电池进行过长的充电和放电，本实施例提供的第一放电时间和第二充电时间均较小，采用本实施例提供的提高电池性能的测试方法，既可以提高电池初始容量，还可以减少总的充放电时间。
可选的，第一预设时间、第四预设时间、第七预设时间以及第八预设时间均包括5min。
具体的，现有技术中在电池充放电后，通常将电池的搁置时间设置在几小时以上，本实施例在步骤后将电池搁置5min，就可以达到相应的效果，从而减少耗时，提高工作效率。
可选的，第二预设时间、第三预设时间、第五预设时间以及第六预设时间均包括1-10min。
具体的，现有技术中在电池充放电后，通常将电池的搁置时间设置在几小时以上，本实施例在步骤后将电池搁置1-10min，就可以达到相应的效果，从而减少耗时，提高工作效率。
可选的，第一放电电流及第二放电电流均包括0.1C-0.5C；第一充电电流及第二充电电流均包括0.5C-1C。
具体的，0.1C-1C均在电池供应商规定的标准充放电电流范围内，设置第一放电电流及第二放电电流为0.1C-0.5C，可以减小电池放电中的极化，设置第一充电电流及第二充电电流为0.5C-1C可以减少充电时间，提高充电效率。
可选的，第三充电电流及第三放电电流包括1C。
具体的，第三充电电流可以与第三放电电流相等。
以下将通过具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
将本发明实施例提供的提高电池性能的测试方法应用在磷酸铁锂25Ah的电池上：使用1C的电流对电池进行恒流充电，充电至截至电压为3.65V(对应的SOC值为100％)，截至电流0.05C，搁置5min；0.2C的电流对电池进行恒流放电，放电10min，搁置1min；1C电流对电池进行恒流充电，充电至3.65V，搁置5min；以此为1个震荡，循环进行震荡测试，循环5次；然后1C电流对电池放电至2.5V(对应的SOC值为0％),然后1C电流对电池进行恒流充电，充电5min，搁置1min；0.2C电流进行恒流放电，放电至2.5V，搁置1min；以此为1个震荡，循环进行震荡测试，循环5次。1C电流对电池恒流恒压充电至3.65V，截止电流0.05C，搁置5min；1C电流对电池进行恒流放电，放电至2.5V，记录初始容量为C0，搁置5min；接着是一个标准的充放电循环测试，循环5000次，结束。本实施例1中的初始容量的平均值为25.89Ah。
图3为采用本实施例提供的提高电池性能的测试方法得到的测试结果图，参考图3，在执行步骤S1-S11后，电池的初始容量均在25.72以上。图3中不同的坐标点均表示采用本实施例提供的提高电池性能的测试方法的初始容量。需要说明的是，图3中所获得的坐标点均是在第一预设值为100％，第二预设值为0％的条件下得到的。
以下为未使用本实施例提供的提高电池性能的测试方法的对比实施例：
对比例1
与实施例1的不同点在于，磷酸铁锂25Ah循环前震荡过程在0％SOC状态下进行(未执行步骤S1-S4)，即电池2.5V条件下进行震荡，其循环初始容量C0为24.95Ah，比实施例1降低3.6％，对比例1所使用的方法没有起到充分活化和消除末端极化，不如实施例1的效果。
对比例2
对比例2未执行本实施例提供的测试方法中的S1-S4,直接从S5开始执行，且第二预设SOC值为0％，本实施例与实施例1的不同点在于，磷酸铁锂25Ah循环前震荡过程为0.2C充电20min，搁置1min，0.2C放电20min，搁置1min，在步骤S6和步骤S7中的工步电流和搁置时间不同。对比例2所使用的方法得到的循环初始容量C0与实施例1相近，但活化和消除末端极化的效果比实例1略差一点，且流程耗时时间较长，整体效果不如实施例1。
对比例3
本实施例与实施例1的不同点在于，磷酸铁锂25Ah循环前没有经过震荡测试流程，即未执行步骤S1-S8,其循环初始容量C0为24.69Ah，相比于实施例1降低4.7％，没有起到充分活化和消除末端极化的效果，整体效果不如实施例1。
图4为采用不同测试方法的测试结果图，参考图4及以上对比例，可以看出采用本发明实施例提供的提高电池性能的测试方法所获得的的初始容量相对较高。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高电池性能的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述电池充电至第一预设SOC值，然后搁置第一预设时间；
S2、按照第一放电电流对所述电池进行恒流放电第一放电时间，然后搁置第二预设时间；
S3、按照第一充电电流对所述电池进行恒流充电至所述第一预设SOC值，然后搁置第三预设时间；
S4、以步骤S2-S3为一个循环进行震荡测试，循环第一设定次数；
S5、将所述电池放电至第二预设SOC值，其中，所述第一预设SOC值大于所述第二预设SOC值，然后搁置第四预设时间；
S6、按照第二充电电流对所述电池进行恒流充电第一充电时间，然后搁置第五预设时间；
S7、按照第二放电电流对所述电池进行恒流放电至所述第二预设SOC值，然后搁置第六预设时间；
S8、以步骤S6-S7为一个循环进行震荡测试，循环第二设定次数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行步骤S8之后还包括以下步骤：
S9、按照第三充电电流对所述电池进行恒流充电至所述电池的SOC值为100％，然后搁置第七预设时间；
S10、按照第三放电电流对所述电池进行恒流放电至所述电池的SOC值为0％，然后搁置第八预设时间；
S11、以步骤S9-S10为一个循环进行充放电测试，循环第三设定次数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设SOC值大于0％且小于或等于100％；
所述第二预设SOC值大于或等于0％且小于100％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一放电电流小于或等于所述第一充电电流；
所述第二放电电流小于或等于所述第二充电电流。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一设定次数包括2-10次；
所述第二设定次数包括2-10次；
所述第三设定次数包括5000次。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一放电时间包括3-10min；
所述第一充电时间包括3-10min。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一预设时间、所述第四预设时间、所述第七预设时间以及所述第八预设时间均包括5min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二预设时间、所述第三预设时间、所述第五预设时间以及所述第六预设时间均包括1-10min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一放电电流及所述第二放电电流均包括0.1C-0.5C；
所述第一充电电流及所述第二充电电流均包括0.5C-1C。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三充电电流及所述第三放电电流包括1C。
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