CN115728656A - 对电芯进行充放电循环测试的方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种对电芯进行充放电循环测试的方法、装置和设备，其中该方法包括：对完成性能测试的电芯进行大倍率充放电循环；对完成大倍率充放电循环的所述电芯进行小倍率充放电循环；对完成小倍率充放电循环的所述电芯进行性能测试。由于小倍率充放电循环反应缓慢，使得锂离子有充足的时间嵌入到负极片中，因此可以削减负极片的极化累积，从而减小在整个循环过程中极化累积对整个循环过程的不利影响，有助于性能测试时得到更准确的电芯数据。并且该小倍率充放电循环可以完全嵌套在循环过程中，容易实现，对电池无任何不良影响。

Description

对电芯进行充放电循环测试的方法、装置和设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种对电芯进行充放电循环测试的方法、一种对电芯进行充放电循环测试的装置、一种电芯测试设备以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

电芯循环过程中，由于需要确认容量变化，每循环一定圈数(按照不同的温度和倍率及各客户的需求，各不相同)，都会对电芯进行重新核容，此时的核容过程一般采取1C倍率满充满放3次，接着增加一项直流阻抗DCR测试。这一段标容加直流阻抗DCR测试过程称为循环的中检。

在大倍率(电流≥3C)循环过程时，由于循环过程中电芯内部存在一个极化累积，所以在标容过程，3次放电容量受到极化影响差异较大，导致计算容量保持率出现偏差。

发明内容

本申请提供了一种对电芯进行充放电循环测试的方法、装置和设备，以解决现有的大倍率循环过程中引起的极化累积导致的性能测试的结果受到影响的问题。

根据本申请的第一方面，提供了一种对电芯进行充放电循环测试的方法，所述方法包括如下步骤：

对完成性能测试的电芯进行大倍率充放电循环；

对完成所述大倍率充放电循环的所述电芯进行小倍率充放电循环；

对完成所述小倍率充放电循环的所述电芯进行性能测试。

可选地，所述性能测试，包括：

容量测试和/或直流阻抗DCR测试。

可选地，所述大倍率充放电循环的电流超过第一电流阈值；所述小倍率充放电循环的电流低于第二电流阈值，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。

可选地，所述第一电流阈值为3C，所述第二电流阈值为不大于0.1C。

可选地，所述大倍率充放电循环的循环圈数为n圈，所述小倍率充放电循环的循环圈数为1圈，其中n大于1。

可选地，所述方法还包括：

在进行所述小倍率充放电循环的过程中，获取所述电芯的充放电数据，所述充放电数据包括电压数据以及电量数据；

根据所述充放电数据生成微分容量dV/dQ曲线。

可选地，所述方法还包括：

确定所述dV/dQ曲线的峰值；

基于所述峰值确定充放电循环测试过程中电芯的衰减状态。

根据本申请的第二方面，提供了一种对电芯进行充放电循环测试的装置，所述装置包括：

大倍率充放电模块，用于对完成性能测试的电芯进行大倍率充放电循环；

小倍率充放电模块，用于对完成所述大倍率充放电循环的所述电芯进行小倍率充放电循环；及，

性能测试模块，用于对完成所述小倍率充放电循环的所述电芯进行性能测试。

根据本申请的第三方面，提供了一种电芯测试设备，所述电芯测试设备包括：

至少一个处理器及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器用于执行本申请任一实施例所述的的方法。

根据本申请的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本申请任一实施例所述的方法。

在本实施例中，通过在每次大倍率充放电循环之后，在每次性能测试之前增加小倍率充放电循环，由于小倍率充放电循环反应缓慢，使得锂离子有充足的时间嵌入到负极片中，因此可以削减负极片的极化累积，从而减小在整个循环过程中极化累积对整个循环过程的不利影响，有助于性能测试时得到更准确的电芯数据。并且该小倍率充放电循环可以完全嵌套在循环过程中，容易实现，对电池无任何不良影响。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请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申请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申请的一些实施例，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是本申请实施例一提供的一种对电芯进行充放电循环测试的方法的流程图；

图2是本申请实施例二提供的一种对电芯进行充放电循环测试的方法的流程图；

图3是本申请实施例三提供的一种对电芯进行充放电循环测试的装置的结构示意图；

图4是本申请实施例五提供的一种电芯测试设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请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。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本申请实施例一提供的一种对电芯进行充放电循环测试的方法的流程图。其中，该电芯可以包括锂离子电池的电芯。由于不同的电芯对循环倍率需求不同，小倍率循环过程电芯极化影响较小，本实施例主要针对大倍率循环(电流≥3C)的情况，由于在大倍率循环(电流≥3C)过程中电芯内部存在极化累积，导致标容结果出现偏差，基于此，本实施例通过削减循环过程中的极化，不仅对电芯循环寿命有提升，满足客户需求，而且还可以避免循环过程中电芯中的安全事故。

如图1所示，该方法可以包括如下步骤：

步骤110，对完成性能测试的电芯进行大倍率充放电循环。

其中，该性能测试又可以称为中检测试，用于检测电芯的容量变化和直流内阻DCR变化等使用过程或循环过程中产生的变化。则该性能测试可以包括容量测试和/或直流阻抗DCR测试，例如可以包括依次进行的容量测试和DCR测试。其中，该容量测试和DCR测试可以采用常用的测试方式，本实施例对容量测试和DCR测试的具体测试过程不作限定。

在该步骤中，在对电芯完成每一次中检测试以后，都会进行一组大倍率充放电循环。其中，大倍率充放电循环的电流超过第一电流阈值，该第一电流阈值例如可以为3C。

在实际中，大倍率充放电循环的循环圈数为n圈，每n圈为一组，其中，n大于1。

步骤120，对完成大倍率充放电循环的电芯进行小倍率充放电循环。

具体的，在大倍率充放电循环n圈(即一组)以后，在进行容量测试以前，先对该电芯进行小倍率充放电循环。

其中，该小倍率充放电循环的循环圈数为1圈。

该小倍率充放电循环的电流低于第二电流阈值，其中，该第二电流阈值小于第一电流阈值。例如，该第二电流阈值可以为0.1C或者更低的电流值(即，第二电流阈值不大于0.1C)。不同的电流影响到循环周期，因此小倍率充放电循环的电流越低越好。

在实际中，在进行大倍率充放电循环的过程中，由于参与反应的锂离子扩散速度小于电化学反应的速度，使得锂离子不能充分地嵌入到负极片中，因此在负极片中产生浓差极化，且随着锂离子电池的使用，浓差极化会不断累积。该步骤中，通过在大倍率充放电循环之后增加一组(例如一圈为一组)小倍率充放电循环，由于小倍率充放电循环反应缓慢，使得锂离子有充足的时间嵌入到负极片中，因此可以削减负极片的极化累积。

步骤130，对完成小倍率充放电循环的电芯进行性能测试。

在完成小倍率充放电循环之后，则可以进行循环过程中的性能测试，例如包括对电芯进行容量测试，以及，对电芯进行直流阻抗DCR测试，以确定电池容量和内阻变化。

在本实施例中，通过在每次大倍率充放电循环之后，在每次性能测试之前增加小倍率充放电循环，由于小倍率充放电循环反应缓慢，使得锂离子有充足的时间嵌入到负极片中，因此可以削减负极片的极化累积，从而减小在整个循环过程中极化累积对整个循环过程的不利影响，有助于性能测试时得到更准确的电芯数据。并且该小倍率充放电循环可以完全嵌套在循环过程中，容易实现，对电池无任何不良影响。

实施例二

图2为本申请实施例二提供的一种对电芯进行充放电循环测试的方法的流程图。本实施例在实施例一的基础上，对依据小倍率充放电循环过程中得到的数据判断电芯衰减状况的情况进行说明。如图2所示，本实施例可以包括如下步骤：

步骤210，对完成性能测试的电芯进行大倍率充放电循环。

步骤220，对完成大倍率充放电循环的电芯进行小倍率充放电循环。

步骤230，在进行小倍率充放电循环的过程中，获取电芯的充放电数据。

在实现时，在进行所述小倍率充放电循环的过程中，可以按照设定时间间隔采集并记录电芯的充放电数据。采集充放电数据的时间点可以称为数据点或采集点。该设定时间间隔可以为经验值并记录在配置文件中，例如，设定时间间隔可以为20s。

示例性地，该充放电数据可以包括但不限于：电量数据、电压数据。

步骤240，根据充放电数据生成微分容量dV/dQ曲线。

其中，dV为相邻两次采集的电压数据的差值，例如，将第n+1个数据点的电压数据减去第n个数据点的电压数据，得到第n+1个数据点的dV。dQ为相邻两次采集的电量数据的差值，例如，将第n+1个数据点的电量数据减去第n个数据点的电量数据，得到第n+1个数据点的dQ。从而得到第n+1个数据点的dV/dQ，依次计算所有数据点的dV/dQ，则可以得到一系列的dV/dQ。接着可以以dV/dQ为纵坐标，以电压数据或电量数据作为横坐标绘制dV/dQ曲线。dV/dQ曲线主要反应的是正负极活性物质在充放电过程中的相变。

本实施例采集小倍率充放电循环过程中的充放电数据来绘制dV/dQ曲线，可以消除极化因素对测量结果的影响。

步骤250，对完成小倍率充放电循环的电芯进行性能测试。

步骤260，确定dV/dQ曲线的峰值。

步骤270，基于峰值确定充放电循环测试过程中电芯的衰减状态。

在dV/dQ曲线中，每个峰主要反应的是活性物质在嵌锂和脱锂过程中的相变。例如，在dV/dQ曲线中共有5个峰，峰1主要反映的是正极材料的相变，峰2则是由正极和负极的相变反应共同构成，但是主要还是以负极的相变为主，峰3、4和5则主要是反应负极在低SoC状态下的相变。

根据峰的相变以及dV/dQ曲线的变化趋势，则可以确定电芯的衰减状态，其中，电芯衰减的原因可以包括；1)活性物质损失；2)电极副反应。例如，若峰2、3、4和5出现了明显的左移，表明负极的SoC状态出现了降低。若在存储的后期峰2出现了分裂，在原本的位置出现了一个新的峰2a(实际上是特征峰2中受正极影响的部分)，这一系列的现象都反应了电池在存储过程中的可逆容量衰降是由于副反应导致活性Li损失而发生的。

在本实施例中，通过获取小倍率充放电循环的过程的充放电数据，并生成dV/dQ曲线，通过对dV/dQ曲线的峰值的分析确定循环过程中电芯的衰减状态，以更加精准地反馈电芯循环过程的变化。

实施例三

图3为本申请实施例三提供的一种对电芯进行充放电循环测试的装置的结构示意图，可以包括如下模块：

大倍率充放电模块310，用于对完成性能测试的电芯进行大倍率充放电循环；

小倍率充放电模块320，用于对完成大倍率充放电循环的所述电芯进行小倍率充放电循环；

性能测试模块330，用于对完成小倍率充放电循环的所述电芯进行性能测试。

在一种实施例中，性能测试模块330中所述性能测试，包括：

容量测试和/或直流阻抗DCR测试。

在一种实施例中，所述大倍率充放电循环的电流超过第一电流阈值；所述小倍率充放电循环的电流低于第二电流阈值，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。

在一种实施例中，所述第一电流阈值为3C，所述第二电流阈值不大于0.1C。

在一种实施例中，所述大倍率充放电循环的循环圈数为n圈，所述小倍率充放电循环的循环圈数为1圈，其中n大于1。

在一种实施例中，所述装置还包括：

充放电数据获取模块，用于在进行所述小倍率充放电循环的过程中，获取所述电芯的充放电数据，所述充放电数据包括电压数据以及电量数据；

dV/dQ曲线生成模块，用于根据所述充放电数据生成微分容量dV/dQ曲线。

在一种实施例中，所述装置还包括：

电芯状态确定模块，用于确定所述dV/dQ曲线的峰值；基于所述峰值确定充放电循环测试过程中电芯的衰减状态。

本申请实施例所提供的一种对电池的电芯进行充放电循环测试的装置可执行本申请任意实施例所提供的一种对电池的电芯进行充放电循环测试的方法，具备执行上述方法实施例一和实施例二相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图4示出了可以用来实施本申请的方法实施例的电芯测试设备10的结构示意图。电芯测试设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电芯测试设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。

如图4所示，电芯测试设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电芯测试设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电芯测试设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电芯测试设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如实施例一或实施例二所述的方法。

在一些实施例中，实施例一或实施例二所述的方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电芯测试设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的实施例一或实施例二所述的方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行实施例一或实施例二所述的方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本申请的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本申请的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电芯测试设备上实施此处描述的系统和技术，该电芯测试设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电芯测试设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

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，本申请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，只要能够实现本申请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，并不构成对本申请保护范围的限制。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。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对电芯进行充放电循环测试的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

对完成性能测试的电芯进行大倍率充放电循环；

对完成所述大倍率充放电循环的所述电芯进行小倍率充放电循环；

对完成所述小倍率充放电循环的所述电芯进行性能测试。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能测试，包括：

容量测试和/或直流阻抗DCR测试。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述大倍率充放电循环的电流超过第一电流阈值；所述小倍率充放电循环的电流低于第二电流阈值，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一电流阈值为3C，所述第二电流阈值不大于0.1C。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述大倍率充放电循环的循环圈数为n圈，所述小倍率充放电循环的循环圈数为1圈，其中n大于1。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在进行所述小倍率充放电循环的过程中，获取所述电芯的充放电数据，所述充放电数据包括电压数据以及电量数据；

根据所述充放电数据生成微分容量dV/dQ曲线。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述dV/dQ曲线的峰值；

基于所述峰值确定充放电循环测试过程中电芯的衰减状态。

8.一种对电芯进行充放电循环测试的装置，其特征在于，所述装置包括：

大倍率充放电模块，用于对完成性能测试的电芯进行大倍率充放电循环；

小倍率充放电模块，用于对完成所述大倍率充放电循环的所述电芯进行小倍率充放电循环；及，

性能测试模块，用于对完成所述小倍率充放电循环的所述电芯进行性能测试。

9.一种电芯测试设备，其特征在于，所述电芯测试设备包括：

至少一个处理器及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器用于执行权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的方法。

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