CN115064789A - 一种动力型磷酸铁锂电池配组方法 - Google Patents

一种动力型磷酸铁锂电池配组方法 Download PDF

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王大林
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尤兆坤
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周叙彤
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Abstract

本发明涉及一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，属于锂电池配组技术领域，包括以下步骤：S1动态容检参数配组：所述锂电池经3次充放电循环后，根据第3次的放电容量和充电恒流比进行配组；S2静态满电参数配组：所述步骤S2得到的满电态锂电池，经高温老化后，根据静态开路电压和交流内阻进行配组；S3动态放电电压配组：所述步骤S3得到的锂电池以1C~2C倍率放电至SOC的50%~70%，根据实时动态电压进行配组。本发明生产周期短，便于实施，简单易复制，能够进一步提升同组锂电池间的一致性，延长锂电池组循环使用寿命。

Description

一种动力型磷酸铁锂电池配组方法
技术领域
本发明涉及一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，属于锂电池配组技术领域。
背景技术
随着国家碳达峰碳中和重大战略决策的提出，产业结构优化步伐的加快，绿色低碳的电动汽车、电动环保车、电动工业车辆等行业正在快速发展。从安全性、轻便性、动力性等方面综合考虑，动力型磷酸铁锂电池是新能源汽车首选动力，且该项技术已列入国家制造业高质量发展规划的重点项目。
车用锂电池组是由若干个一致性相近的单体锂电池经并联串联后形成的锂电池模组，同组锂电池的一致性通过配组实现。当前，客诉动力型磷酸铁锂电池组的主要失效模式为配组不一致，单串落后导致整组容量衰减，缩短整体使用寿命。
传统的配组方法，是根据首次分容后半电态的静态电压、内阻和容量这三个参数进行选配。然而，首次容检电解液渗透和正负极活性物质活化还没有彻底均匀，参数不稳定；磷酸铁锂电池固有的电化学特性，40％～70％荷电态开路电压波动范围很窄，仅有2～3mV，并不能准确筛选出自放电不一致的电池；静态电压和内阻配组，不能真实模拟实际充放电使用工况，随着磷酸铁锂电池的循环使用，一致性逐渐变差，容量衰减，缩短整体使用寿命。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其具体技术方案如下：
一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，选取化成结束、同批次同型号的磷酸铁锂电池，包括以下步骤：
S1:动态容检参数配组：所述锂电池经3次充放电循环后，根据第3次的放电容量和充电恒流比进行配组；
S2:静态满电参数配组：所述步骤S2得到的满电态锂电池，经高温老化后，根据静态开路电压和交流内阻进行配组；
S3:动态放电电压配组：所述步骤S3得到的锂电池，以1C～2C倍率放电至SOC的50％～70％，根据实时动态电压进行配组。
进一步的，所述步骤S1动态容检参数配组的具体步骤如下：
步骤S11：在23℃～25℃环境条件下，以0.5C～1C倍率恒流放电至终止电压2.5V；
步骤S12：静置10min；
步骤S13：以0.5C～1C倍率恒流充电至电压升至3.6V，转限压3.6V充电至电流降至0.04C ±0.01C；
步骤S14：静置10min；
步骤S15：将所述步骤S11、S12、S13和S14重复2次；
步骤S16：记录所述步骤S15最后一次各锂电池的放电容量和充电恒流比；
步骤S17：根据所述步骤S16得到的数据，按照设定的合格标准剔除不合格的锂电池，并按照设定的配组标准进行配组。
进一步的，所述步骤S2静态满电参数配组的具体步骤如下：
步骤S21：将所述步骤S1动态容检参数配组后得到的各组锂电池，放置于40℃±3℃环境条件下，静置168h；
步骤S22：将所述步骤S21得到的各组锂电池，放置于23℃～25℃环境条件下，静置12h 以上；
步骤S23：测量所述S22得到的各组锂电池的静态开路电压和交流内阻；
步骤S24：根据所述步骤S23得到的数据，按照设定的配组标准进行配组，剔除不符合配组标准的锂电池。
进一步的，所述S3动态放电电压配组的具体步骤如下：
步骤S31：将所述步骤S2静态满电参数配组后得到的各组锂电池，在23℃～25℃环境条件下，以1C～2C倍率恒流放电至SOC的50％～70％，电脑采集各时间点的实时动态电压；
步骤S32：根据所述步骤S31得到的数据，按照设定的配组标准和电池组BOM的需求进行配组，剔除不符合配组标准的锂电池。
进一步的，所述步骤S1和步骤S3的充放电设备型号为DECT0560A，电压准确度为±(0.03％RD+0.03％FS)，电流准确度为±(0.03％RD+0.03％FS)，时间分辨率为1s。
进一步的，所述步骤S17的合格标准为放电容量不低于额定容量且充电恒流比不低于 95％。
进一步的，所述步骤S17的合格标准为放电容量差≤1％且充电恒流比差≤1％。
进一步的，所述步骤S23中的测量设备型号为FLUKE BT510，电压分辨率为0.001V，精度为0.09％+5，内阻分辨率为0.001mΩ，精度为1％+8。
进一步的，所述步骤S24的配组标准为静态开路电压≤7mV且交流内阻差≤平均值的5％。
进一步的，所述步骤S32的配组标准为动态电压差≤20mV。
本发明的有益效果是：
本发明的配组方法，首先以第3次充放电容检参数进行配组，电解液渗透和正负极活性物质活化更彻底均匀，参数稳定。其次，增加动态的充电恒流比和启动倍率放电电压配组，更接近实际充放电使用工况，使得同组锂电池使用性能指标趋于相同。另外，静态满电配组采用高温加速老化工艺，缩短库存周转期，通过不同开路电压可以最大化筛选出自放电不一致的锂电池。
本发明的配组方法进一步提升了同组锂电池间的一致性，延长了锂电池组循环使用寿命。
本发明的配组方法生产周期短，便于实施，简单易复制。
附图说明
图1为本发明的总体流程图，
图2为本发明的动态容检参数配组流程图，
图3为本发明的静态满电参数配组流程图，
图4为本发明的动态放电电压配组流程图，
图5为本发明的实施例和对照例制作的锂电池组性能比较图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
以型号1470225-3.2V20Ah的动力型磷酸铁锂电池为例，选取化成结束、同批次1470225-3.2V20Ah动力型磷酸铁锂电池。
实施例：
如图1所示，一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，包括S1动态容检参数配组、 S2静态满电参数配组和S3动态放电电压配组三个阶段。
如图2所示，步骤S1动态容检参数配组的具体步骤如下：
步骤S11：在25℃环境条件下，采用电压准确度±(0.03％RD+0.03％FS)，电流准确度±(0.03％RD+0.03％FS)，时间分辨率1s的DECT0560A型充放电设备，以20A电流恒流放电至终止电压2.5V；
步骤S12：静置10min；
步骤S13：以10A电流恒流充电至电压升至3.6V，转限压3.6V充电至电流降至0.8A；
步骤S14：静置10min；
步骤S15：将步骤S11、S12、S13和S14重复2次；
步骤S16：记录步骤S15最后一次各锂电池的放电容量和充电恒流比；
步骤S17：根据步骤S16得到的数据，按照放电容量不低于额定容量且充电恒流比不低于95％的合格标准剔除不合格的锂电池，并按照放电容量差≤0.2Ah且充电恒流比差≤1％的配组标准进行配组。
如图3所示，步骤S2静态满电参数配组的具体步骤如下：
步骤S21：将步骤S17配组后得到的各组锂电池，放置于40℃环境条件下，静置168h；
步骤S22：将步骤S21得到的各组锂电池，放置于25℃环境条件下，静置13h；
步骤S23：采用电压分辨率0.001V，精度0.09％+5，内阻分辨率0.001mΩ，精度1％+8的 FLUKE BT510型电压内阻测试设备，测量S22得到的各组锂电池的静态开路电压和交流内阻；
步骤S24：根据步骤S23得到的数据，按照静态开路电压≤7mV且交流内阻差≤0.06mΩ的配组标准进行配组，剔除不符合配组标准的锂电池。
如图4所示，步骤S3动态放电电压配组的具体步骤如下：
步骤S31：将步骤S24配组后得到的各组锂电池，在25℃环境条件下，采用电压准确度±(0.03％RD+0.03％FS)，电流准确度±(0.03％RD+0.03％FS)，时间分辨率1s的DECT0560A型充放电设备，以40A电流电流恒流放电至SOC等于14Ah，电脑采集SOC等于14Ah时间点的实时动态电压。
步骤S32：根据步骤S31得到的数据，按照动态电压差≤20mV的配组标准和电池组BOM 的的8只/组需求进行配组，剔除不符合配组标准的锂电池，得到以下3组数据：
Figure BDA0003690406790000041
对照例：
传统配组方法的具体流程步骤如下：
步骤S1：在25℃环境条件下，采用电压准确度±(0.03％RD+0.03％FS)，电流准确度± (0.03％RD+0.03％FS)，时间分辨率1s的DECT0560A型充放电设备，将满电态锂电池以20A电流恒流放电至终止电压2.5V，记录各锂电池的放电容量；
步骤S2：静置10min；
步骤S3：以10A电流恒流充电至10Ah；
步骤S4：根据步骤S1得到的数据，按照放电容量不低于20Ah的合格标准，剔除不合格的锂电池，并按照容量差≤0.2Ah的配组标准进行容检参数配组；
步骤S5：将步骤S4得到的锂电池，放置于25℃环境条件下，静置168h。
步骤S6：采用电压分辨率0.001V，精度0.09％+5，内阻分辨率0.001mΩ，精度1％+8的 FLUKE BT510型电压内阻测试设备，测量S5得到的各组锂电池的静态开路电压和交流内阻；
步骤S7：根据步骤S6得到的数据，按照开路电压差≤7mV且交流内阻差≤0.06mΩ的配组标准，并根据24V20Ah电池组BOM的8只/组需求进行配组，剔除不在范围的锂电池，得到以下3组数据：
Figure BDA0003690406790000051
Figure BDA0003690406790000061
对上述实施例和对照例配组得到的磷酸铁锂电池，分别进行1000次循环性能测试，整个循环性能测试，在23℃～25℃环境条件下进行，测试步骤为：
步骤①：以10A电流、3.6V电压恒流限压充电至电流降至0.8A；
步骤②：静置10min；
步骤③：以20A电流恒流放电至终止电压2.5V停止；
步骤④：记录各组锂电池的放电容量和放电终压时锂电池间电压极差；
步骤⑤：重复步骤①、②、③和④，直至循环次数达到1000次；
步骤⑥：将每次得到的放电容量，除以第3次放电容量的数值，用百分数表示，得到每次的容量保持率。
测试结果如下表和图5所示：
Figure BDA0003690406790000062
从上表和图5中可以看出，经1000次循环测试后，本发明配组方法实施例的动力型磷酸铁锂电池组放电终压极差仅0.44V，容量保持率95％，而对照例的放电终压极差0.59V，容量保持率仅91％，验证了本发明配组方法的同组锂电池间的一致性明显提升，延长了动力型磷酸铁锂电池组循环使用寿命。
本发明的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，以第3次充放电容检参数进行配组，电解液渗透和正负极活性物质活化更彻底均匀，参数稳定；增加动态的充电恒流比和启动倍率放电电压配组，更接近实际充放电使用工况，同组锂电池使用性能指标趋于相同；静态满电配组采用高温加速老化工艺，缩短库存周转期，通过不同开路电压可以最大化筛选出自放电不一致的锂电池。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于，选取化成结束、同批次同型号的磷酸铁锂电池，包括以下步骤：
S1：动态容检参数配组：所述锂电池经3次充放电循环后，根据第3次的放电容量和充电恒流比进行配组；
S2：静态满电参数配组：所述步骤S2得到的满电态锂电池，经高温老化后，根据静态开路电压和交流内阻进行配组；
S3：动态放电电压配组：所述步骤S3得到的锂电池，以1C~2C倍率放电至SOC的50%~70%，根据实时动态电压进行配组。
2.根据权利要求1所述的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于：所述步骤S1动态容检参数配组的具体步骤如下：
步骤S11：在23℃~25℃环境条件下，以0.5C~1C倍率恒流放电至终止电压2.5V；
步骤S12：静置10min；
步骤S13：以0.5C~1C倍率恒流充电至电压升至3.6V，转限压3.6V充电至电流降至0.04C±0.01C；
步骤S14：静置10min；
步骤S15：将所述步骤S11、S12、S13和S14重复2次；
步骤S16：记录所述步骤S15最后一次各锂电池的放电容量和充电恒流比；
步骤S17：根据所述步骤S16得到的数据，按照设定的合格标准剔除不合格的锂电池，并按照设定的配组标准进行配组。
3.根据权利要求1所述的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于：所述步骤S2静态满电参数配组的具体步骤如下：
步骤S21：将所述步骤S1动态容检参数配组后得到的各组锂电池，放置于40℃±3℃环境条件下，静置168h；
步骤S22：将所述步骤S21得到的各组锂电池，放置于23℃~25℃环境条件下，静置12h以上；
步骤S23：测量所述S22得到的各组锂电池的静态开路电压和交流内阻；
步骤S24：根据所述步骤S23得到的数据，按照设定的配组标准进行配组，剔除不符合配组标准的锂电池。
4.根据权利要求1所述的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于：所述S3动态放电电压配组的具体步骤如下：
步骤S31：将所述步骤S2静态满电参数配组后得到的各组锂电池，在23℃~25℃环境条件下，以1C~2C倍率恒流放电至SOC的50%~70%，电脑采集各时间点的实时动态电压；
步骤S32：根据所述步骤S31得到的数据，按照设定的配组标准和电池组BOM的需求进行配组，剔除不符合配组标准的锂电池。
5.根据权利要求1所述的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于：所述步骤S1和步骤S3的充放电设备型号为DECT0560A，电压准确度为±(0.03%RD+0.03%FS)，电流准确度为±(0.03%RD+0.03%FS)，时间分辨率为1s。
6.根据权利要求2所述的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于：所述步骤S17的合格标准为放电容量不低于额定容量且充电恒流比不低于95%。
7.根据权利要求2所述的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于：所述步骤S17的合格标准为放电容量差≤1%且充电恒流比差≤1%。
8.根据权利要求3所述的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于：所述步骤S23中的测量设备型号为FLUKE BT510，电压分辨率为0.001V，精度为0.09%+5，内阻分辨率为0.001mΩ，精度为1%+8。
9.根据权利要求3所述的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于：所述步骤S24的配组标准为静态开路电压≤7mV且交流内阻差≤平均值的5%。
10.根据权利要求4所述的一种动力型磷酸铁锂电池配组方法，其特征在于：所述步骤S32的配组标准为动态电压差≤20mV。
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