CN117977024A - 一种锂离子电池的容量修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池的容量修复方法，包括该方法采用容量修复系统进行工作，该系统包括充放电子系统和极板加热子系统，所述充放电子系统用于通过多次充放电循环的方式对钠离子锂电池进行容量修复，所述极板加热子系统用于通过将极板加热使其晶格结构发生变化从而恢复其原有结构，所述充放电子系统包括充放电源、电极、定阻R1、充放电流传感器、充放电热量计算模块、充放电时间计算模块、电容量检测模块，所述充放电热量计算模块与充放电流传感器电连接，所述定阻R1与充放电流传感器和电极相互串联，且定阻R1与充放电流传感器和电极组成的回路彼此并联至充放电源，本发明，具有可预测温度的特点。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体为一种锂离子电池的容量修复方法。
背景技术
通常情况下，锂离子电池在使用一段时间后会逐渐失去容量，这是由于电池内部材料的老化、极化等原因所致。如果不及时处理，电池的使用寿命将会缩短。而容量修复就是为了延长锂离子电池的使用寿命。一种常见的修复方法是通过多次充放电循环，促进电池内部材料的活化，从而提高电池的容量。
钠离子锂电池作为一种新型环保电池具有更好的可持续性和可靠性，钠离子锂电池在使用时，除了极化和老化现象外，当钠离子进入正负极材料时，正负极材料的晶格结构容易发生变化，也会导致电池老化。现有技术将正负极材料加热至高温，使其晶格结构恢复，从而恢复其原有结构，但是充放电循环的过程中也会在正负极产生热量，温度如果控制不好会影响锂电池的性能，采用温度传感器测试会具有明显的滞后性且检测存在局部与整体的偏差，不利于正常的充放电循环。因此，设计可预测温度的一种锂离子电池的容量修复方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池的容量修复方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种锂离子电池的容量修复方法，该方法采用容量修复系统进行工作，该系统包括充放电子系统和极板加热子系统，所述充放电子系统用于通过多次充放电循环的方式对钠离子锂电池进行容量修复，所述极板加热子系统用于通过将极板加热使其晶格结构发生变化从而恢复其原有结构。
根据上述技术方案，所述充放电子系统包括充放电源、电极、定阻R1、充放电流传感器、充放电热量计算模块、充放电时间计算模块、电容量检测模块，所述充放电热量计算模块与充放电流传感器电连接，所述定阻R1与充放电流传感器和电极相互串联，且定阻R1与充放电流传感器和电极组成的回路彼此并联至充放电源，所述充放电时间计算模块与电容量检测模块电连接，所述充放电源用于为锂电池的充放电循环提供电能，所述电极用于与锂电池单元的极板接触导电，所述定阻R1用于通过改变电阻来调整锂电池的充放电电流，所述充放电流传感器用于检测锂电池单元的充放电电流，所述充放电热量计算模块用于统计充放电过程中电流对极板造成的热量改变，所述充放电时间计算模块用于根据锂电池单元的剩余电容量计算充电需要的时间，所述电容量检测模块用于检测锂电池单元的剩余电容量；
所述极板加热子系统包括加热电源、变阻器R2、加热电流传感器、发热单元、计时模块、晶格变化判断模块、热量需求计算模块，所述变阻器R2与加热电流传感器和发热单元相互串联，且变阻器R2与加热电流传感器和发热单元所组成的回路彼此并联至加热电源，所述计时模块与晶格变化判断模块电连接，所述热量需求计算模块与充放电热量计算模块电连接，所述加热电源用于为极板加热提供电能，所述变阻器R2用于通过改变电阻来调整各个发热单元的电流，所述加热电流传感器用于检测发热单元的电流大小，所述计时模块用于对每个锂电池单元的工作时间进行统计，所述晶格变化判断模块用于根据每个锂电池单元的工作时间进行晶格结构变化程度的判断，所述热量需求计算模块用于根据晶格结构变化程度对晶格结构恢复过程需要的总热量进行计算，并判断当前的热量是否达到总热量需求。
根据上述技术方案，包括以下步骤：
S1、将钠离子锂电池放置在容量修复位置的两个电极之间，使得极板与电极相接触，并且使得发热单元贴合在极板上；
S2、读取计时模块对各个锂电池单元的工作时间，对晶格变化的程度进行判断，计算出晶格恢复需要的总热量，
S3、根据总热量和充放电电流得出合适的加热电流，对各个变阻器R2的工作状态进行调整；
S4、接通加热电源和充放电源，对锂电池单元进行充放电和极板的加热，从而进行容量恢复和晶格结构恢复。
根据上述技术方案，上述步骤S2中，晶格恢复需要的总热量的计算方法为：晶格恢复需要的总热量，其中/>为上次容量修复结束后锂电池单元的工作时间，通过计时模块得出，/>为热量换算系数，为常数值。
根据上述技术方案，上述步骤S3中，变阻器R2的工作状态进行如下调整：
S3-1、首先根据各个锂电池单元的剩余电容量得出锂电池单元所需的充放电时间，剩余电容量越多，/>呈反比越小，得出充放电时电流反馈到极板上使其增加的热量，其中/>为充放电电流产生的热量分到极板上使其热量增加的百分比，/>为定阻R1的电阻值，/>为充放电电流；
S3-2、接着计算各个锂电池单元需要通过发热单元对极板产生的热量值，由于/>，其中/>为发热单元自身的电阻，/>为发热单元产生的热量传递到极板的热量百分比，/>为发热单元所在回路的电流值，且根据/>计算出加热回路中所需的变阻器R2的电阻/>。
根据上述技术方案，所述晶格变化判断模块还包括结构变化累加模块和加热计数模块，所述结构变化累加模块与晶格变化判断模块电连接，所述结构变化累加模块与加热计数模块电连接，所述结构变化累加模块用于计算锂电池单元随着使用时间的累加造成的晶格结构不可逆变化的程度，从而对晶格恢复需要的总热量进行重新计算，所述加热计数模块用于统计加热次数从而对不可逆变化程度进行修正。
根据上述技术方案，所述晶格结构不可逆变化的程度计算方法具体为：利用计时模块统计锂电池单元投入使用的总时间，并计算投入使用的总时间占设定的使用寿命的比值，代入设定的报废锂电池单元晶格结构变化比例/>，即锂电池单元投入使用的总时间/>后的不可逆晶格结构变化比例为/>，需要将此部分需要的热量从晶格恢复需要的总热量/>中排除，即重新计算后的总热量/>，将/>代替/>在步骤S2中进行计算。
根据上述技术方案，所述加热计数模块的工作方法为：当锂电池单元某次使用后进行晶格恢复时，将此次使用的时间从中去除，当锂电池单元某次使用后未进行晶格恢复时，将此次使用的时间累加进/>中。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，在钠离子锂电池进行充放电容量修复的过程中，将充放电对极板产生的热量考虑在内，得出极板加热和充放电产生的准确总热量，从而对极板加热的电流进行调整，维持极板被加热的总热量不变，不会影响锂电池的性能，且调整过程不存在滞后性，调整准确。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的工作原理示意图；
图2是本发明的整体模块示意图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明提供技术方案：一种锂离子电池的容量修复方法，该方法采用容量修复系统进行工作，该系统包括充放电子系统和极板加热子系统，充放电子系统用于通过多次充放电循环的方式对钠离子锂电池进行容量修复，极板加热子系统用于通过将极板加热使其晶格结构发生变化从而恢复其原有结构；
充放电子系统包括充放电源、电极、定阻R1、充放电流传感器、充放电热量计算模块、充放电时间计算模块、电容量检测模块，充放电热量计算模块与充放电流传感器电连接，定阻R1与充放电流传感器和电极相互串联，且定阻R1与充放电流传感器和电极组成的回路彼此并联至充放电源，充放电时间计算模块与电容量检测模块电连接，充放电源用于为锂电池的充放电循环提供电能，电极用于与锂电池单元的极板接触导电，定阻R1用于通过改变电阻来调整锂电池的充放电电流，充放电流传感器用于检测锂电池单元的充放电电流，充放电热量计算模块用于统计充放电过程中电流对极板造成的热量改变，充放电时间计算模块用于根据锂电池单元的剩余电容量计算充电需要的时间，电容量检测模块用于检测锂电池单元的剩余电容量；
极板加热子系统包括加热电源、变阻器R2、加热电流传感器、发热单元、计时模块、晶格变化判断模块、热量需求计算模块，变阻器R2与加热电流传感器和发热单元相互串联，且变阻器R2与加热电流传感器和发热单元所组成的回路彼此并联至加热电源，计时模块与晶格变化判断模块电连接，热量需求计算模块与充放电热量计算模块电连接，加热电源用于为极板加热提供电能，变阻器R2用于通过改变电阻来调整各个发热单元的电流，加热电流传感器用于检测发热单元的电流大小，计时模块用于对每个锂电池单元的工作时间进行统计，晶格变化判断模块用于根据每个锂电池单元的工作时间进行晶格结构变化程度的判断，热量需求计算模块用于根据晶格结构变化程度对晶格结构恢复过程需要的总热量进行计算，并判断当前的热量是否达到总热量需求；
包括以下步骤：
S1、将钠离子锂电池放置在容量修复位置的两个电极之间，使得极板与电极相接触，并且使得发热单元贴合在极板上；
S2、读取计时模块对各个锂电池单元的工作时间，对晶格变化的程度进行判断，计算出晶格恢复需要的总热量，
S3、根据总热量和充放电电流得出合适的加热电流，对各个变阻器R2的工作状态进行调整；
S4、接通加热电源和充放电源，对锂电池单元进行充放电和极板的加热，从而进行容量恢复和晶格结构恢复；
上述步骤S2中，晶格恢复需要的总热量的计算方法为：晶格恢复需要的总热量，其中/>为上次容量修复结束后锂电池单元的工作时间，通过计时模块得出，/>为热量换算系数，为常数值；
上述步骤S3中，变阻器R2的工作状态进行如下调整：
S3-1、首先根据各个锂电池单元的剩余电容量得出锂电池单元所需的充放电时间，剩余电容量越多，/>呈反比越小，得出充放电时电流反馈到极板上使其增加的热量，其中/>为充放电电流产生的热量分到极板上使其热量增加的百分比，/>为定阻R1的电阻值，/>为充放电电流；
S3-2、接着计算各个锂电池单元需要通过发热单元对极板产生的热量值，由于/>，其中/>为发热单元自身的电阻，/>为发热单元产生的热量传递到极板的热量百分比，/>为发热单元所在回路的电流值，且根据/>计算出加热回路中所需的变阻器R2的电阻/>；
晶格变化判断模块还包括结构变化累加模块和加热计数模块，结构变化累加模块与晶格变化判断模块电连接，结构变化累加模块与加热计数模块电连接，结构变化累加模块用于计算锂电池单元随着使用时间的累加造成的晶格结构不可逆变化的程度，从而对晶格恢复需要的总热量进行重新计算，加热计数模块用于统计加热次数从而对不可逆变化程度进行修正；
晶格结构不可逆变化的程度计算方法具体为：利用计时模块统计锂电池单元投入使用的总时间，并计算投入使用的总时间占设定的使用寿命/>的比值，代入设定的报废锂电池单元晶格结构变化比例/>，即锂电池单元投入使用的总时间/>后的不可逆晶格结构变化比例为/>，需要将此部分需要的热量从晶格恢复需要的总热量/>中排除，即重新计算后的总热量/>，将/>代替/>在步骤S2中进行计算；
加热计数模块的工作方法为：当锂电池单元某次使用后进行晶格恢复时，将此次使用的时间从中去除，当锂电池单元某次使用后未进行晶格恢复时，将此次使用的时间累加进/>中。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)
1.一种锂离子电池的容量修复方法，其特征在于：该方法采用容量修复系统进行工作，该系统包括充放电子系统和极板加热子系统，所述充放电子系统用于通过多次充放电循环的方式对钠离子锂电池进行容量修复，所述极板加热子系统用于通过将极板加热使其晶格结构发生变化从而恢复其原有结构。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的容量修复方法，其特征在于：所述充放电子系统包括充放电源、电极、定阻R1、充放电流传感器、充放电热量计算模块、充放电时间计算模块、电容量检测模块，所述充放电热量计算模块与充放电流传感器电连接，所述定阻R1与充放电流传感器和电极相互串联，且定阻R1与充放电流传感器和电极组成的回路彼此并联至充放电源，所述充放电时间计算模块与电容量检测模块电连接，所述充放电源用于为锂电池的充放电循环提供电能，所述电极用于与锂电池单元的极板接触导电，所述定阻R1用于通过改变电阻来调整锂电池的充放电电流，所述充放电流传感器用于检测锂电池单元的充放电电流，所述充放电热量计算模块用于统计充放电过程中电流对极板造成的热量改变，所述充放电时间计算模块用于根据锂电池单元的剩余电容量计算充电需要的时间，所述电容量检测模块用于检测锂电池单元的剩余电容量；
所述极板加热子系统包括加热电源、变阻器R2、加热电流传感器、发热单元、计时模块、晶格变化判断模块、热量需求计算模块，所述变阻器R2与加热电流传感器和发热单元相互串联，且变阻器R2与加热电流传感器和发热单元所组成的回路彼此并联至加热电源，所述计时模块与晶格变化判断模块电连接，所述热量需求计算模块与充放电热量计算模块电连接，所述加热电源用于为极板加热提供电能，所述变阻器R2用于通过改变电阻来调整各个发热单元的电流，所述加热电流传感器用于检测发热单元的电流大小，所述计时模块用于对每个锂电池单元的工作时间进行统计，所述晶格变化判断模块用于根据每个锂电池单元的工作时间进行晶格结构变化程度的判断，所述热量需求计算模块用于根据晶格结构变化程度对晶格结构恢复过程需要的总热量进行计算，并判断当前的热量是否达到总热量需求。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池的容量修复方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将钠离子锂电池放置在容量修复位置的两个电极之间，使得极板与电极相接触，并且使得发热单元贴合在极板上；
S2、读取计时模块对各个锂电池单元的工作时间，对晶格变化的程度进行判断，计算出晶格恢复需要的总热量，
S3、根据总热量和充放电电流得出合适的加热电流，对各个变阻器R2的工作状态进行调整；
S4、接通加热电源和充放电源，对锂电池单元进行充放电和极板的加热，从而进行容量恢复和晶格结构恢复。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池的容量修复方法，其特征在于：上述步骤S2中，晶格恢复需要的总热量的计算方法为：晶格恢复需要的总热量，其中/>为上次容量修复结束后锂电池单元的工作时间，通过计时模块得出，/>为热量换算系数，为常数值。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池的容量修复方法，其特征在于：上述步骤S3中，变阻器R2的工作状态进行如下调整：
S3-1、首先根据各个锂电池单元的剩余电容量得出锂电池单元所需的充放电时间，剩余电容量越多，/>呈反比越小，得出充放电时电流反馈到极板上使其增加的热量，其中/>为充放电电流产生的热量分到极板上使其热量增加的百分比，/>为定阻R1的电阻值，/>为充放电电流；
S3-2、接着计算各个锂电池单元需要通过发热单元对极板产生的热量值，由于/>，其中/>为发热单元自身的电阻，/>为发热单元产生的热量传递到极板的热量百分比，/>为发热单元所在回路的电流值，且根据/>计算出加热回路中所需的变阻器R2的电阻/>。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池的容量修复方法，其特征在于：所述晶格变化判断模块还包括结构变化累加模块和加热计数模块，所述结构变化累加模块与晶格变化判断模块电连接，所述结构变化累加模块与加热计数模块电连接，所述结构变化累加模块用于计算锂电池单元随着使用时间的累加造成的晶格结构不可逆变化的程度，从而对晶格恢复需要的总热量进行重新计算，所述加热计数模块用于统计加热次数从而对不可逆变化程度进行修正。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池的容量修复方法，其特征在于：所述晶格结构不可逆变化的程度计算方法具体为：利用计时模块统计锂电池单元投入使用的总时间，并计算投入使用的总时间占设定的使用寿命/>的比值，代入设定的报废锂电池单元晶格结构变化比例/>，即锂电池单元投入使用的总时间/>后的不可逆晶格结构变化比例为，需要将此部分需要的热量从晶格恢复需要的总热量/>中排除，即重新计算后的总热量/>，将/>代替/>在步骤S2中进行计算。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池的容量修复方法，其特征在于：所述加热计数模块的工作方法为：当锂电池单元某次使用后进行晶格恢复时，将此次使用的时间从中去除，当锂电池单元某次使用后未进行晶格恢复时，将此次使用的时间累加进/>中。
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