CN116679218A - 锂离子电池容量的补偿修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池检测技术领域，具体涉及一种锂离子电池容量的补偿修正方法，所述方法包括以下步骤：S1、在不同的环境温度下分别对电池执行电池容量测试，获得测试数据；S2、利用所述测试数据中电池容量和电池温度，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型；S3、获取所需补偿修正电池的实测容量和电池温度；基于所述所需补偿修正电池的电池温度、所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度和所述计算模型，确定需要补偿的容量；基于所述实测容量和所述需要补偿的容量，确定补偿修正后的容量。本发明提供的补偿修正方法可以有效提高单体电池容量分选一致性和成组一致性。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池检测技术领域，具体涉及一种锂离子电池容量的补偿修正方法。
背景技术
锂离子电池的容量是衡量电池性能的一项关键指标，它代表了锂离子电池能够存储和释放电量的能力。在锂离子电池的生产过程中，正负极材料及其配比、搅拌工艺、涂布的厚度与均匀性、烘烤的干湿度、芯包水分、化成工艺与环境温度等因素都会对影响到锂离子电池的容量。因此，在锂离子电池生产的末端环节，有专门的分容工艺对每只锂离子电池的容量进行检测，检测的容量(分容容量)会给到后续的分选工序，按照容量分选后配组装车。在分容工艺中，通常会用恒流恒压的方式将电池充至满电态，然后恒流放电至终止电压，放电电流乘以放电时间即为锂离子电池的容量。锂离子电池容量受测试环境温度影响较大，在容量测试车间批量测试电池容量时，由于各库位各点位的产热及散热速率不一致，以及测试环境温度的分布不均匀，对容量测试带来较为严重的干扰，导致锂离子电池容量难以测试准确。按照该容量对电池进行分选、配组，会导致电池组的一致性较差，从而影响使用该电池组的系统的各项性能。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供了一种锂离子电池容量的补偿修正方法，本发明提供的补偿修正方法可以对实际生产过程中测得的容量值进行补偿修正，能有效降低测试环境温度波动对容量测试的干扰，得到更加准确的电池容量结果，有效提高单体电池容量分选一致性和成组一致性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种锂离子电池容量的补偿修正方法，所述方法包括以下步骤：
S1、确定指定温度，在不同的环境温度下分别对电池执行电池容量测试，获得测试数据，其中，所述环境温度包括所述指定温度，所述环境温度由恒温装置控制，所述测试数据包括与所述环境温度对应的电池容量和电池温度；
S2、利用所述测试数据中电池容量和电池温度，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型；
S3、获取所需补偿修正电池的实测容量和电池温度；基于所述所需补偿修正电池的电池温度、所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度和所述计算模型，确定需要补偿的容量；基于所述实测容量和所述需要补偿的容量，确定补偿修正后的容量。
本发明提供的补偿修正方法可以对实际生产过程中测得的容量值(实测容量)进行补偿修正，能有效降低测试环境温度波动对容量测试的干扰，得到更加准确的电池容量结果(补偿修正后的容量)，有效提高单体电池容量分选一致性和成组一致性。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，环境温度包括19-40℃。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述恒温装置为恒温箱，该恒温箱内可以被配置有不同的温度。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述电池温度为放电结束时，所述电池的顶盖温度。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述在不同的环境温度下分别对电池执行电池容量测试，获得测试数据包括：
在不同的环境温度下分别对多只同体系电池执行电池容量测试，获得测试数据，其中，所述与所述环境温度对应的电池容量为与所述环境温度对应的多只电池的电池容量均值，所述与所述环境温度对应的电池温度为与所述环境温度对应的多只电池的电池温度均值。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述利用所述测试数据中电池容量和电池温度，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，包括：利用所述测试数据中电池容量和电池温度进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，其中，所述计算模型包括第一计算模型和第二计算模型。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述利用所述测试数据中电池容量和电池温度进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，包括：通过所述测试数据中电池温度和电池容量的数据点，结合预设拟合优度阈值(R2，例如，示例性地，取为0.9至1之间的一个值)，进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，当所述测试数据中电池温度大于所述第一电池温度(例如所述第一电池温度为41.88℃)时，所述电池温度对应的电池容量趋于稳定；所述利用所述测试数据中电池容量和电池温度进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，包括：
利用所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量进行非线性拟合，获得所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度作为温度自变量且其对应的电池容量作为容量因变量的所述第一计算模型；
利用所述测试数据中大于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量，确定与所述测试数据中大于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量对应的所述第二计算模型，所述第二计算模型为：y＝F1(Tm)，其中，y代表电池容量，Tm代表所述第一电池温度，F1(Tm)代表将Tm代入所述第一计算模型中计算获得的电池容量。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述测试数据中的电池温度包括第一电池温度。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述利用所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量进行非线性拟合，获得所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度作为温度自变量且其对应的电池容量作为容量因变量的第一计算模型，包括：
将所述测试数据中电池温度作为温度自变量，并将所述测试数据中电池容量作为容量因变量；
通过所述测试数据中电池温度和电池容量的数据点，结合预设拟合优度阈值(R2，例如，示例性地，取为0.9至1之间的一个值)，确定关于所述温度自变量和所述容量因变量的非线性拟合曲线，所述非线性拟合曲线对应的曲线方程为所述第一计算模型。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述基于所述所需补偿修正电池的电池温度、所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度和所述计算模型，确定需要补偿的容量，包括：
当所述所需补偿修正电池的电池温度小于或等于所述第一电池温度时，将所述所需补偿修正电池的电池温度代入所述第一计算模型中，计算获得所述容量因变量的当前值，并将所述容量因变量的当前值作为第一拟合电池容量；将所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度代入所述第一计算模型中，计算获得所述容量因变量的当前值，并将所述容量因变量的当前值作为第二拟合电池容量，基于公式(1)确定所述需要补偿的容量：
所述需要补偿的容量＝所述第二拟合电池容量-所述第一拟合电池容量(1)；
当所述所需补偿修正电池的电池温度大于所述第一电池温度时，基于所述第二计算模型，将所述F1(Tm)作为第三拟合电池容量，基于公式(2)确定所述需要补偿的容量：
所述需要补偿的容量＝所述第二拟合电池容量-所述第三拟合电池容量(2)。
本发明实施例提供的锂离子电池容量的补偿修正方法为多段式容量补偿修正法，可以提高补偿修正后的容量的精确度。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述补偿修正后的容量＝所述实测容量+所述需要补偿的容量。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述补偿修正后的容量的单位为Ah，所述实测容量的单位为Ah，所述需要补偿的容量的单位为Ah。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S1之前，所述方法还包括以下步骤：
S0、对所述电池进行容量稳定性测试：在所述指定温度下，对所述电池执行多次电池容量测试，得到不同时刻的电池容量，直到所述电池容量满足预设的稳定条件时，停止所述电池容量测试，其中，所述指定温度由恒温装置控制。
本发明实施例通过对所述电池进行容量稳定性测试，可以使得所述电池在执行步骤S1时，容量处于稳定状态，避免由于电池本身容量波动过大对电池容量测试结果产生较大的影响。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S0中，所述方法还包括判断所述电池容量是否满足所述预设的稳定条件，所述判断所述电池容量是否满足所述预设的稳定条件包括：
基于所述不同时刻的电池容量，确定不同时刻的电池容量变化率；
当当前时刻的电池容量变化率小于变化率阈值且达到稳定时，判定当前时刻的电池容量满足所述预设的稳定条件。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述基于所述不同时刻的电池容量，确定不同时刻的电池容量变化率，包括：
根据公式(3)，基于所述不同时刻的电池容量，确定不同时刻的电池容量变化率：
当前时刻的电池容量变化率＝(当前时刻的放电容量-相邻上一时刻的放电容量)/相邻上一时刻的放电容量(3)。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本发明提供的补偿修正方法可以对实际生产过程中测得的容量值(实测容量)进行补偿修正，能有效降低测试环境温度波动对容量测试的干扰，得到更加准确的电池容量结果，有效提高单体电池容量分选一致性和成组一致性。
附图说明
图1为实施例1中电池循环10次容量变化率箱线图；
图2为实施例1中非线性拟合曲线图；
图3为补偿修正后的容量和实测容量分布对比图；
图4为对比例1中非线性拟合曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。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，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。
在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。
本发明中，除非另有规定和/或说明，自始至终，所有涉及组分用量的数值均为“重量份”。下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。下列实施例中所用的实验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验试剂用量，如无特殊说明，均为常规实验操作中试剂用量。
一般地，客户的要求是在稳定的25℃的恒温环境下分容的容量数据，而在锂离子电池生产工序分容测试工序的环境是动态的，一般在25±5℃条件下进行，因此正常生产测试出来电池容量与客户的要求有较大的偏差，温度低的时候出现低容现象，温度高的时候出现容量虚高的问题，这是目前锂离子电池生产一直困扰的难题。
本发明提供了一种锂离子电池容量的补偿修正方法，所述方法包括以下步骤：
S1、确定指定温度，在不同的环境温度下分别对电池执行电池容量测试，获得测试数据，其中，所述环境温度包括所述指定温度，所述环境温度由恒温装置控制，所述测试数据包括与所述环境温度对应的电池容量和电池温度；
S2、利用所述测试数据中电池容量和电池温度，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型；
S3、获取所需补偿修正电池的实测容量和电池温度；基于所述所需补偿修正电池的电池温度、所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度和所述计算模型，确定需要补偿的容量；基于所述实测容量和所述需要补偿的容量，确定补偿修正后的容量。
这里，指定温度可以为客户要求或国标测试要求温度，通常为25℃。
电池可以优选为锂离子电池。
电池容量可以通过容量测试过程中，检测到的电池放电电流和放电时间进行计算确定，电池容量可以指放电容量。
测试数据可以通过数据表格或键值数据等方式形成。
步骤S3中获取所需补偿修正电池的实测容量和电池温度，该实测容量和电池温度可以从所述测试数据中获取，也可以另对电池进行容量测试，获取新的测试数据，再从新的测试数据中获取实测容量和对应的电池温度，示例性地，实测容量可以为分容容量，主要通过分容柜直接按照实际工艺分容得到的电池容量，电池分容容量容易受车间环境温度波动的影响，因此，车间电池分容数据的差异性较大，容易造成容量误判。
所需补偿修正电池指实测容量需要进行补偿修正的电池，可以是步骤S1中所述电池，也可以是与步骤S1中所述电池同一批量产线上生产的其它电池。
补偿修正后的容量为对所述实测容量进行补偿修正后的容量，可以作为所述指定温度下的标称电池容量，该标称电池容量更为准确地符合电池真实性能特征，能够显著提高单体电池容量分选一致性和成组一致性。
补偿修正是为了将实测容量值修正到指定温度(一般为25℃)下的容量值，因为检测到的生产容量是在环境温度下的容量值，生产中在对电池进行分容时设定的检测温度是指定温度，但会出现局部区域温度产生偏差，导致电池所处的环境温度不是指定温度，因此要对容量值进行修正，修正到指定温度下的容量值，便于使所有电池的容量值均是指定温度时的容量值，这样可以统一筛选标准，选出一致性较高的电池。
本发明能够提供与指定温度对应的标称电池容量，即指定温度被选为不同值时，同样能得出符合特定环境对应的标称电池容量，特定环境例如长期低温的高纬度地区或长期高温的低纬度地区。
本发明提供的补偿修正方法可以对实际生产过程中测得的容量值(实测容量)进行补偿修正，能有效降低测试环境温度波动对容量测试的干扰，得到更加准确的电池容量结果(补偿修正后的容量)，有效提高单体电池容量分选一致性和成组一致性。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，环境温度包括19-40℃，例如可以为19℃、22℃、25℃、28℃、31℃、34℃、37℃或40℃等。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述恒温装置为恒温箱，该恒温箱内可以被配置有不同的温度。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述电池温度为放电结束时，所述电池的顶盖温度。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述在不同的环境温度下分别对电池执行电池容量测试，获得测试数据包括：
在不同的环境温度下分别对多只同体系电池执行电池容量测试，获得测试数据，其中，所述与所述环境温度对应的电池容量为与所述环境温度对应的多只电池的电池容量均值，所述与所述环境温度对应的电池温度为与所述环境温度对应的多只电池的电池温度均值。
示例性地，在25℃下，对10只同体系电池执行电池容量测试，获得测试数据，其中，所述测试数据包括与25℃对应的10只电池的电池容量均值和电池温度均值，电池容量均值＝10只电池的总容量/10， Ti表示第i只电池的电池温度；在40℃下，对10只同体系电池执行电池容量测试，获得测试数据，其中，所述测试数据包括与40℃对应的10只电池的电池容量均值和电池温度均值，电池容量均值＝10只电池的总容量/10，/>Ti表示第i只电池的电池温度。
这里，同体系电池可以指同一条量产线上生产的同一批电池。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述利用所述测试数据中电池容量和电池温度，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，包括：利用所述测试数据中电池容量和电池温度进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，其中，所述计算模型包括第一计算模型和第二计算模型。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述利用所述测试数据中电池容量和电池温度进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，包括：通过所述测试数据中电池温度和电池容量的数据点，结合预设拟合优度阈值(R2，例如，示例性地，取为0.9至1之间的一个值)，进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，当所述测试数据中电池温度大于所述第一电池温度(例如所述第一电池温度为41.88℃)时，所述电池温度对应的电池容量趋于稳定；所述利用所述测试数据中电池容量和电池温度进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，包括：
利用所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量进行非线性拟合，获得所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度作为温度自变量且其对应的电池容量作为容量因变量的所述第一计算模型；
利用所述测试数据中大于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量，确定与所述测试数据中大于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量对应的所述第二计算模型，所述第二计算模型为：y＝F1(Tm)，其中，y代表电池容量，Tm代表所述第一电池温度，F1(Tm)代表将Tm代入所述第一计算模型中计算获得的电池容量。
这里，电池容量趋于稳定可以指前后(相邻)两次采集的电池容量差小于0.3Ah、0.2Ah、0.1Ah或0.05Ah等。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述测试数据中的电池温度包括第一电池温度。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述利用所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量进行非线性拟合，获得所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度作为温度自变量且其对应的电池容量作为容量因变量的第一计算模型，包括：
将所述测试数据中电池温度作为温度自变量，并将所述测试数据中电池容量作为容量因变量；
通过所述测试数据中电池温度和电池容量的数据点，结合预设拟合优度阈值(R2，例如，示例性地，取为0.9至1之间的一个值)，确定关于所述温度自变量和所述容量因变量的非线性拟合曲线，所述非线性拟合曲线对应的曲线方程为所述第一计算模型。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述基于所述所需补偿修正电池的电池温度、所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度和所述计算模型，确定需要补偿的容量，包括：
当所述所需补偿修正电池的电池温度小于或等于所述第一电池温度时，将所述所需补偿修正电池的电池温度代入所述第一计算模型中，计算获得所述容量因变量的当前值，并将所述容量因变量的当前值作为第一拟合电池容量；将所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度代入所述第一计算模型中，计算获得所述容量因变量的当前值，并将所述容量因变量的当前值作为第二拟合电池容量，基于公式(1)确定所述需要补偿的容量：
所述需要补偿的容量＝所述第二拟合电池容量-所述第一拟合电池容量(1)；
当所述所需补偿修正电池的电池温度大于所述第一电池温度时，基于所述第二计算模型，将所述F1(Tm)作为第三拟合电池容量，基于公式(2)确定所述需要补偿的容量：
所述需要补偿的容量＝所述第二拟合电池容量-所述第三拟合电池容量(2)。
本发明实施例提供的锂离子电池容量的补偿修正方法为多段式容量补偿修正法，可以提高补偿修正后的容量的精确度。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述补偿修正后的容量＝所述实测容量+所述需要补偿的容量。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述补偿修正后的容量的单位为Ah，所述实测容量的单位为Ah，所述需要补偿的容量的单位为Ah。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S1之前，所述方法还包括以下步骤：
S0、对所述电池进行容量稳定性测试：在所述指定温度下，对所述电池执行多次电池容量测试，得到不同时刻的电池容量，直到所述电池容量满足预设的稳定条件时，停止所述电池容量测试，其中，所述指定温度由恒温装置控制。
本发明实施例通过对所述电池进行容量稳定性测试，可以使得所述电池在执行步骤S1时，容量处于稳定状态，避免由于电池本身容量波动过大对电池容量测试结果产生较大的影响。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，在步骤S0中，所述方法还包括判断所述电池容量是否满足所述预设的稳定条件，所述判断所述电池容量是否满足所述预设的稳定条件包括：
基于所述不同时刻的电池容量，确定不同时刻的电池容量变化率；
当当前时刻的电池容量变化率小于变化率阈值且达到稳定时，判定当前时刻的电池容量满足所述预设的稳定条件。
这里，变化率阈值可以根据不同的应用场景进行设定，非限制性示例为0.3％、0.2％或0.15％等。
达到稳定可以指当前时刻与上一时刻(相邻)的电池容量变化率差小于0.02％。
上述锂离子电池容量的补偿修正方法中，作为一种优选实施方式，所述基于所述不同时刻的电池容量，确定不同时刻的电池容量变化率，包括：
根据公式(3)，基于所述不同时刻的电池容量，确定不同时刻的电池容量变化率：
当前时刻的电池容量变化率＝(当前时刻的放电容量-相邻上一时刻的放电容量)/相邻上一时刻的放电容量(3)。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的锂离子电池容量的补偿修正方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
在本实施例中，客户的要求是在稳定的25℃的恒温环境下磷酸铁锂体系电池的分容容量数据，即指定温度为25℃，该分容容量主要通过分容柜直接按照实际工艺分容得到，电池分容容量容易受车间环境温度波动的影响，因此，车间电池分容数据的差异性较大，容易造成容量误判。
本实施例的目的在于对指定温度为25℃时磷酸铁锂体系电池的分容容量进行补偿修正，以降低测试环境温度波动对容量测试的干扰，得到更加准确的电池容量结果(补偿修正后的容量)，有效提高单体电池容量分选一致性和成组一致性。
本实施例提供的磷酸铁锂体系锂离子电池容量的补偿修正方法(多段式容量温度补偿方法)包括以下步骤：
S0、容量稳定性测试：按照步骤①-⑤进行容量稳定性测试，具体如下：
①从同一条量产线生产的同一批电池中取10只电池，将10只电池放置于25℃恒温箱内搁置6h，让电池内部温度达到恒温箱设置温度；
②0.5C恒流恒压充电，截止电压3.65V，截止电流0.05C，搁置30min；
③0.5C恒流放电，截止电压2.5V，搁置30min；
④重复步骤②-步骤③N次；
⑤结束测试；
记录充放电循环过程中每只电池每次循环的放电容量(单位为Ah)，并计算每只电池的第1次循环之后的每次循环的容量变化率(结果如表1所示)，第x+1次循环的容量变化率＝(第x+1次循环的放电容量-第x次循环的放电容量)/第x次循环的放电容量,当进行到第10次循环时，每只电池的第10次循环的容量变化率均＜0.3％且趋于稳定，判定容量稳定性测试达标，停止容量稳定性测试(停止电池容量测试)，容量稳定性测试过程中，重复步骤②-步骤③10次。
表1
根据表1数据，得到循环10次容量变化率箱线图，如图1所示，循环10次时容量变化率＜0.3％，且循环8～10次容量变化率趋于稳定，则可以判定循环10次时电池容量发挥稳定，达到稳定状态。
S1、①将步骤S0中经过容量稳定性测试后的10只电池放置于19℃恒温箱内搁置6h，让电池内部温度达到恒温箱设置温度，之后按照步骤②-步骤③进行电池容量测试；
②0.5C恒流恒压充电，截止电压3.65V，截止电流0.05C，搁置5min；
③0.5C恒流放电，截止电压2.5V，搁置5min；
④依次调节恒温箱温度为22℃、25℃、28℃、31℃、34℃、37℃、40℃、25℃，每次调节温度后搁置6h，重复步骤②-步骤③，测试不同环境温度下每只电池的放电容量和放电结束时，每只电池的顶盖温度；
⑤结束测试，计算与所述环境温度对应的10只电池的放电容量均值和放电结束时电池的顶盖温度均值，结果如表2所示，由表2可知，当温度经过升温又回到25℃后，所测得的放电容量均值和顶盖温度均值变化很小，表明升温并未对电池的性能造成实质性破坏。
表2
S2、由表2可知，当放电结束时电池的顶盖温度均值大于41.88℃时，放电容量均值趋于稳定；对表2中的数据进行分段拟合，利用环境温度为19-37℃对应的放电结束时电池的顶盖温度均值和放电容量均值，以放电结束时电池的顶盖温度均值为温度自变量，以放电容量均值作为容量因变量，进行非线性拟合，得到的非线性拟合曲线如图2所示，该非线性拟合曲线对应的方程为第一计算模型，当放电结束时电池的顶盖温度小于或等于41.88℃时，放电容量和放电结束时电池的顶盖温度的关系符合第一计算模型，第一计算模型为：y＝-0.0569x2+4.5677x+206.39，R2＝0.9997；当放电结束时电池的顶盖温度均值大于41.88℃时，放电容量几乎无变化，在此温度区间(例如41.88℃-45.37℃)，可以按照41.88℃进行放电容量计算，放电容量(因变量)和放电结束时电池的顶盖温度(自变量)的关系符合第二计算模型，第二计算模型为：y＝-0.0569*41.882+4.5677*41.88+206.39。
S3、a:获取需要进行容量补偿修正的电池(所需补偿修正电池)的实测容量和其放电结束时电池的顶盖温度，该电池与步骤S0中10只电池为同一条量产线上的同一批电池，该电池的实测容量为分容容量，主要通过分容柜直接按照实际工艺分容得到，该电池的实测容量为289.5129Ah，该电池放电结束时电池的顶盖温度为31.9℃；该电池放电结束时电池的顶盖温度小于41.88℃，在26.3-41.88℃范围内，将31.9℃代入y＝-0.0569x2+4.5677x+206.39中，计算得到y＝-0.0569*31.92+4.5677*31.9+206.39＝294.198Ah(第一拟合电池容量)；步骤S1中环境温度为25℃时对应的放电结束时电池的顶盖温度为30.87℃，将30.87℃代入y＝-0.0569x2+4.5677x+206.39中，计算得到y＝-0.0569*30.872+4.5677*30.87+206.39＝293.172Ah(第二拟合电池容量)；步骤S1中10只电池在25℃恒温箱内(标准工况)容量测试的放电结束时电池的顶盖温度为均值为30.87℃，将该温度均值作为容量补偿基准，得出需要补偿的容量-温度关系式，需要补偿的容量＝第二拟合电池容量-第一拟合电池容量＝(-0.0569*30.872+4.5677*30.87)-(-0.0569*31.92+4.5677*31.9)＝-1.026Ah；该电池补偿修正后的容量(拟合容量，即拟合在标准工况下的容量)＝289.5129Ah-1.026Ah＝288.4869Ah，补偿修正后的容量可以作为25℃下的标称电池容量，该标称电池容量更为准确地符合电池真实性能特征，能够显著提高单体电池容量分选一致性和成组一致性。放电结束时电池的顶盖温度在26.3-41.88℃范围内，容量-温度关系R2＝0.9997，表明容量温度补偿准确性很高；
b:获取需要进行容量补偿修正的另一只电池的实测容量和其放电结束时电池的顶盖温度，该电池与步骤S0中10只电池为同一条量产线上的同一批电池，该电池的实测容量为分容容量，主要通过分容柜直接按照实际工艺分容得到，该电池的实测容量为299.6782Ah，该电池放电结束时电池的顶盖温度为43.6℃；该电池放电结束时电池的顶盖温度大于41.88℃，放电结束时电池的顶盖温度在41.88-45.37℃范围内，放电容量几乎无变化，在此温度区间可以按41.88℃进行容量温度补偿计算，y＝-0.0569*41.882+4.5677*41.88+206.39＝297.886Ah(第三拟合电池容量)；步骤S1中环境温度为25℃时对应的放电结束时电池的顶盖温度为30.87℃，将30.87℃代入y＝-0.0569x2+4.5677x+206.39中，计算得到y＝-0.0569*30.872+4.5677*30.87+206.39＝293.172Ah(第二拟合电池容量)；步骤S1中10只电池在25℃恒温箱内(标准工况)容量测试的放电结束时电池的顶盖温度为均值为30.87℃，将该温度均值作为容量补偿基准，得出需要补偿的容量-温度关系式，需要补偿的容量＝第二拟合电池容量-第三拟合电池容量＝(-0.0569*30.872+4.5677*30.87)-(-0.0569*41.882+4.5677*41.88)＝-4.715Ah；该电池补偿修正后的容量(拟合容量，即拟合在标准工况下的容量)＝299.6782Ah-4.715Ah＝294.9632Ah，补偿修正后的容量可以作为25℃下的标称电池容量，该标称电池容量更为准确地符合电池真实性能特征，能够显著提高单体电池容量分选一致性和成组一致性。
性能测试
对本发明提供的锂离子电池容量的补偿修正方法的准确性进行测试。
测试1
指定温度为25℃，获取量产线生产的11419只电池的实测容量(分容容量，主要通过分容柜直接按照实际工艺分容得到)及该实测容量对应的放电结束时电池的顶盖温度，该电池与实施例1步骤S0中10只电池为同一批量产线上的同一批电池；按照本发明提供的锂离子电池容量的补偿修正方法，参照实施例1，利用获取的多只量产线生产的电池的实测容量及该实测容量对应的放电结束时电池的顶盖温度，计算得到补偿修正后的容量(拟合容量)，部分电池的数据如表3所示，基于补偿修正后的容量和实测容量，绘制补偿修正后的容量和实测容量分布对比图，如图3所示。
表3
由图3可明显看出补偿修正后的容量分布更趋于正态分布，且补偿修正后的容量标准差比实测容量标准差小，说明补偿修正后的容量比实测容量一致性更好，通过补偿修正后可以排除测试环境温度对电池容量的影响，使得电池容量的影响因素更加回归于本源(材料、制备工艺)，说明了补偿修正有效果。
测试2
从测试1中11419只电池中随机抽取量产线容量测试后的10只电池放入25℃恒温箱下测试电池放电容量，进行补偿修正后的容量准确性验证，结果如表4所示。
表4
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从上表4可知，补偿修正误差在±0.5％以内，本发明提供的补偿修正方法准确性较高。
对比实验
对比例1
本对比例的目的在于对指定温度为25℃时磷酸铁锂体系锂离子电池的分容容量进行补偿修正。
本对比例提供的磷酸铁锂体系锂离子电池容量的补偿修正方法包括以下步骤：
步骤S0-S1与实施例1中步骤S0-S1相同。
S2、对表2中的数据进行拟合，利用环境温度为19-40℃对应的放电结束时电池的顶盖温度均值和放电容量均值，以放电结束时电池的顶盖温度均值为温度自变量，以放电容量均值作为容量因变量，进行非线性拟合，得到的非线性拟合曲线如图4所示，放电容量和放电结束时电池的顶盖温度的关系符合该非线性拟合曲线对应的方程，该非线性拟合曲线对应的方程为：y＝-0.0481x2+3.9873x+215.74，R2＝0.9955。
S3、获取需要进行容量补偿修正的电池的实测容量和其放电结束时电池的顶盖温度，该电池与步骤S0中10只电池为同一条量产线上的同一批电池，该电池的实测容量为分容容量，主要通过分容柜直接按照实际工艺分容得到，将放电结束时电池的顶盖温度代入y＝-0.0481x2+3.9873x+215.74中，计算得到电池放电容量，将该电池放电容量作为第四拟合电池容量；步骤S1中环境温度为25℃时对应的放电结束时电池的顶盖温度为30.87℃，将30.87℃代入y＝-0.0481x2+3.9873x+215.74中，计算得到y＝-0.0481*30.872+3.9873*30.87+215.74＝292.99Ah(第五拟合电池容量)，需要补偿的容量＝第五拟合电池容量-第四拟合电池容量；该电池补偿修正后的容量(拟合容量，即拟合在标准工况下的容量)＝实测容量+需要补偿的容量。
按照本对比例提供的磷酸铁锂体系锂离子电池容量的补偿修正方法对测试2中10只电池的实测容量进行补偿修正，得到补偿修正后的容量，结果如表5所示。
表5
从表5可知，对于同一电池，补偿修正误差均比表4大，甚至01D360009881的补偿修正误差大于0.5％，表明本对比例提供的补偿修正方法准确性较差。
对比例2
本对比例的目的在于对指定温度为25℃时磷酸铁锂体系锂离子电池的分容容量进行补偿修正。
本对比例提供的磷酸铁锂体系锂离子电池容量的补偿修正方法包括以下步骤：
步骤S0-S2与实施例1中步骤S0-S2相同。
S3、获取需要进行容量补偿修正的电池的实测容量和其放电结束时电池的顶盖温度，该电池与步骤S0中10只电池为同一条量产线上的同一批电池，该电池的实测容量为分容容量，主要通过分容柜直接按照实际工艺分容得到；当该电池放电结束时电池的顶盖温度小于或等于41.88℃时，将放电结束时电池的顶盖温度代入y＝-0.0569x2+4.5677x+206.39中，计算得到电池放电容量，并将该电池放电容量作为第六拟合电池容量；将25℃代入y＝-0.0569x2+4.5677x+206.39中，计算得到y＝-0.0569*252+4.5677*25+206.39＝285.02Ah(第七拟合电池容量)；需要补偿的容量-温度关系式为：需要补偿的容量＝第七拟合电池容量-第六拟合电池容量；该电池补偿修正后的容量(拟合容量，即拟合在标准工况下的容量)＝实测容量+需要补偿的容量；当该电池放电结束时电池的顶盖温度大于41.88℃时，计算得到的放电容量为-0.0569*41.882+4.5677*41.88+206.39＝297.886Ah，将该放电容量作为第八拟合电池容量，需要补偿的容量-温度关系式，需要补偿的容量＝第七拟合电池容量-第八拟合电池容量；该电池补偿修正后的容量＝实测容量+需要补偿的容量。
按照本对比例提供的磷酸铁锂体系锂离子电池容量的补偿修正方法对测试2中10只电池的实测容量进行补偿修正，得到补偿修正后的容量，结果如表6所示。
表6
从上表6可知，补偿修正误差大于2％，本对比例提供的补偿修正方法准确性较差。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、确定指定温度，在不同的环境温度下分别对电池执行电池容量测试，获得测试数据，其中，所述环境温度包括所述指定温度，所述环境温度由恒温装置控制，所述测试数据包括与所述环境温度对应的电池容量和电池温度；
S2、利用所述测试数据中电池容量和电池温度，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型；
S3、获取所需补偿修正电池的实测容量和电池温度；基于所述所需补偿修正电池的电池温度、所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度和所述计算模型，确定需要补偿的容量；基于所述实测容量和所述需要补偿的容量，确定补偿修正后的容量。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，所述环境温度包括19-40℃；
和/或，所述恒温装置为恒温箱；
和/或，所述电池温度为放电结束时，所述电池的顶盖温度；
和/或，所述在不同的环境温度下分别对电池执行电池容量测试，获得测试数据包括：
在不同的环境温度下分别对多只同体系电池执行电池容量测试，获得测试数据，其中，所述与所述环境温度对应的电池容量为与所述环境温度对应的多只电池的电池容量均值，所述与所述环境温度对应的电池温度为与所述环境温度对应的多只电池的电池温度均值。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，所述利用所述测试数据中电池容量和电池温度，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，包括：利用所述测试数据中电池容量和电池温度进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，其中，所述计算模型包括第一计算模型和第二计算模型。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，当所述测试数据中电池温度大于所述第一电池温度时，所述电池温度对应的电池容量趋于稳定；所述利用所述测试数据中电池容量和电池温度进行分段拟合，获得与所述测试数据中电池容量和电池温度对应的计算模型，包括：
利用所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量进行非线性拟合，获得所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度作为温度自变量且其对应的电池容量作为容量因变量的所述第一计算模型；
利用所述测试数据中大于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量，确定与所述测试数据中大于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量对应的所述第二计算模型，所述第二计算模型为：y＝F1(Tm)，其中，y代表电池容量，Tm代表所述第一电池温度，F1(Tm)代表将Tm代入所述第一计算模型中计算获得的电池容量。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，所述测试数据中的电池温度包括所述第一电池温度；
和/或，所述利用所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度和其对应的电池容量进行非线性拟合，获得所述测试数据中小于等于所述第一电池温度的电池温度作为温度自变量且其对应的电池容量作为容量因变量的第一计算模型，包括：
将所述测试数据中电池温度作为温度自变量，并将所述测试数据中电池容量作为容量因变量；
通过所述测试数据中电池温度和电池容量的数据点，结合预设拟合优度阈值，确定关于所述温度自变量和所述容量因变量的非线性拟合曲线，所述非线性拟合曲线对应的曲线方程为所述第一计算模型。
6.根据权利要求4所述的锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，所述基于所述所需补偿修正电池的电池温度、所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度和所述计算模型，确定需要补偿的容量，包括：
当所述所需补偿修正电池的电池温度小于或等于所述第一电池温度时，将所述所需补偿修正电池的电池温度代入所述第一计算模型中，计算获得所述容量因变量的当前值，并将所述容量因变量的当前值作为第一拟合电池容量；将所述测试数据中与所述指定温度对应的电池温度代入所述第一计算模型中，计算获得所述容量因变量的当前值，并将所述容量因变量的当前值作为第二拟合电池容量，基于公式(1)确定所述需要补偿的容量：
所述需要补偿的容量＝所述第二拟合电池容量-所述第一拟合电池容量(1)；
当所述所需补偿修正电池的电池温度大于所述第一电池温度时，基于所述第二计算模型，将所述F1(Tm)作为第三拟合电池容量，基于公式(2)确定所述需要补偿的容量：
所述需要补偿的容量＝所述第二拟合电池容量-所述第三拟合电池容量(2)。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，所述补偿修正后的容量＝所述实测容量+所述需要补偿的容量；
和/或，所述补偿修正后的容量的单位为Ah，所述实测容量的单位为Ah，所述需要补偿的容量的单位为Ah。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，在步骤S1之前，所述方法还包括以下步骤：
S0、对所述电池进行容量稳定性测试：在所述指定温度下，对所述电池执行多次电池容量测试，得到不同时刻的电池容量，直到所述电池容量满足预设的稳定条件时，停止所述电池容量测试，其中，所述指定温度由恒温装置控制。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，在步骤S0中，所述方法还包括判断所述电池容量是否满足所述预设的稳定条件，所述判断所述电池容量是否满足所述预设的稳定条件包括：
基于所述不同时刻的电池容量，确定不同时刻的电池容量变化率；
当当前时刻的电池容量变化率小于变化率阈值且达到稳定时，判定当前时刻的电池容量满足所述预设的稳定条件。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池容量的补偿修正方法，其特征在于，所述基于所述不同时刻的电池容量，确定不同时刻的电池容量变化率，包括：
根据公式(3)，基于所述不同时刻的电池容量，确定不同时刻的电池容量变化率：
当前时刻的电池容量变化率＝(当前时刻的放电容量-相邻上一时刻的放电容量)/相邻上一时刻的放电容量(3)。
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