CN102728564A - 一种钴酸锂单体电池的筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钴酸锂单体电池的筛选方法。该方法主要步骤为首先样品采用恒流放电的方式放电至完全放电态，然后对得到的样品进行恒流充电，充电至样品电压为3.5～3.7V时停止充电，接着将样品在常温下开路放置7～10天，所述常温为15～35℃，最后对样品进行电压检测，将不合格的样品选出。本发明的有益效果为，能够有效提高检测效率，具有操作简单、安全性高、成本低廉、生产效率高的优点，同时避免了锂离子单体电池在高压下搁置和操作时的安全隐患以及可逆容量的损失。本发明尤其适用于钴酸锂单体电池的筛选。
Description
技术领域
本发明涉及一种钴酸锂单体电池的筛选方法。
背景技术
当前，大容量、高功率锂离子电池一般由多个单体电池经串联或并联连接而成，而单体电池容量、内阻、自放电率等性能方面的一致性是保证其性能优劣的关键。锂离子电池普遍存在自放电现象，自放电大的单体电池在循环充放电过程中，会出现发热，胀气甚至***等现象，存在较大的安全隐患，尤其是当自放电大的单体电池与其他单体电池成组后，不仅会影响电池组的电性能，甚至会进一步恶化电池组的安全性能。因此，在电池成组前必须对单体电池的自放电进行严格的筛选。
在QB/T 2502-2000《锂离子蓄电池总规范》中对单体电池的荷电保持能力有明确要求，规定充满电的单体电池在开路搁置30日后，其放电容量应不低于实际容量的90%，即单体电池自放电率应不高于10%。实际生产及制造当中，通常利用贮存期内单位时间内单体电池的开路电压下降率来对单体电池的自放电进行筛选。锂离子电池的自放电主要是由电解液与负极石墨类材料的活泼边界反应或者电池内部存在微短路导致的漏电流所引起的，其一般以较低的速率（自放电率约每月3%）发生，而钴酸锂电池在较高荷电态（20%SOC以上）之间的开路电压区别并不明显，因此，传统的采用充电至半荷电态（3.8V～4.0V）或满荷电态（4.1～4.2V）搁置进行自放电筛选的方法，其电压下降效果并不明显，不能很好的检测出自放电大的单体电池。此外，为使电压下降更明显，提高检测效率，传统检测方法一般要求搁置时间在14日～28日或者搁置在较高温度（35℃～50℃）下进行，以加速电池的电压下降，从而方便筛选出自放电大的单体电池，因此存在生产周期过长，能源浪费较多的问题，并且电池高压下搁置和操作的安全性差，工序复杂，从而不利于大规模生产中锂离子单体电池的自放电筛选。
关于锂离子电池自放电筛选的问题，公开号为CN1925204A的中国专利提出了电池充电至4.0V～4.2V可解决惯常充电至3.92V时电压下降不明显的问题，使自放电检测率由1.8%提高到2.6%，但增加了电芯在满电存贮时因尺寸增加导致电芯胀气、***的风险，何况其自放电检测率提高并不明显，难以达到有效筛选的目的。在此基础之上，公开号为CN101431166A的中国专利提出了通过利用半电存贮与满电存贮的优势，将存贮分成两次进行，即先进行半电存贮一段时间后，筛选出电压不合格的电芯，再进行满电存贮，筛选出电压不合格的电芯，该发明虽然一定程度上减少了电芯存贮时的安全隐患，但其本质上仍属于高压存贮，在操作过程以及存贮过程中的安全隐患仍然存在；更何况其工序增加，操作复杂，且成本较高，不利于锂离子单体电池的自放电筛选。值得说明的是，锂离子成品单体电池不存在老化处理等问题，而且一般已经过初步筛选，其自放电差别相对较小，采用传统的筛选方法，其电压下降更不明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术存在安全隐患以及操作复杂、成本较高的问题，提出一种安全简便有效的钴酸锂单体电池的自放电筛选方法。
本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是：一种钴酸锂单体电池的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.放电：样品采用恒流放电的方式放电至完全放电态；
b.充电：对步骤a中得到的样品进行恒流充电，充电至样品电压为3.5～3.7V时停止充电；
c.开路放置：将步骤b中得到的样品在常温下开路放置7～10天，所述常温为15～35℃；
d.筛选：对步骤c中得到的样品进行电压检测，将不合格的样品选出。
具体的，步骤a中所述恒流放电的放电倍率为0.1～0.2C。
本方案提出了一种优先的恒流放电的电流范围，由于锂离子单体电池一般带电存贮，因此，充电前需将单体电池的荷电状态尽可能地调整为完全放电态，而以该范围内的放电倍率恒流放电可使单体电池尽可能地调整为完全放电态。
更具体的，步骤b中所述恒流充电的充电倍率为0.05～0.3C。
本方案提出了一种优先的恒流充电的电流范围，以该范围内的充电倍率充电，既可保证所有的单体电池尽量的处于相同的低荷电态，使单体电池电压下降更明显，从而有利于方便筛选出自放电大的单体电池，又可保证正常单体电池带有一定的荷电量，并不会因搁置而导致单体电池过放电。
本发明的有益效果为，能够有效提高检测效率，具有操作简单、安全性高、成本低廉、生产效率高的优点，同时避免了锂离子单体电池在高压下搁置和操作时的安全隐患以及可逆容量的损失。
附图说明
图1为钴酸锂电池典型荷电状态（SOC）-开路电压（V）曲线图。
具体实施方式
下面结合附图、实施例和对比例，详细描述本发明的技术方案。
如图1所示，钴酸锂电池在较高荷电态（20%SOC以上）之间的开路电压区别并不明显，因此将其按传统的采用充电至半荷电态（3.8V～4.0V）或满荷电态（4.1～4.2V）搁置进行自放电筛选的方法，其电压下降效果并不明显，不能很好的检测出自放电大的单体电池，因此本发明提出了一种新的针对钴酸锂单体电池的有效的筛选方法。
本发明的一种钴酸锂单体电池的筛选方法，主要包括以下步骤：
a.放电：样品采用恒流放电的方式放电至完全放电态；
b.充电：对步骤a中得到的样品进行恒流充电，充电至样品电压为3.5～3.7V时停止充电；
c.开路放置：将步骤b中得到的样品在常温下开路放置7～10天，所述常温为15～35℃；
d.筛选：对步骤c中得到的样品进行电压检测，将不合格的样品选出。
由于锂离子单体电池一般带电存贮，因此，充电前需将单体电池的荷电状态尽可能地调整为完全放电态，一种优选的恒流放电的放电倍率为0.1～0.2C，以该范围内的放电倍率恒流放电可使单体电池尽可能地调整为完全放电态。
一种优选的恒流充电的充电倍率为0.05～0.3C，以该范围内的充电倍率充电，既可保证所有的单体电池尽量的处于相同的低荷电态，使单体电池电压下降更明显，从而有利于方便筛选出自放电大的单体电池，又可保证正常单体电池带有一定的荷电量，并不会因搁置而导致单体电池过放电。
实施例1：
任意挑选同一批7045135软包聚合物钴酸锂单体电池100片，将单体电池以0.1C的放电倍率恒流放电至放电截止电压3.0V，再将单体电池以0.05C的充电倍率恒流充电至3.5V；搁置2小时后，检测各单体电池的首次开路电压，再将单体电池搁置处理，每日检测各单体电池的开路电压，并计算单体电池每日的电压降，计算方法为每日检测的单体电池开路电压减去其首次开路电压即为单体电池每日的电压降。搁置10日后，筛选出电压下降较快的单体电池，即为自放电大的单体电池，得出自放电不合格检测率为10%。
实施例2：
任意挑选同一批7045135软包聚合物钴酸锂单体电池100片，将单体电池以0.2C的放电倍率恒流放电至放电截止电压3.0V，再将单体电池以0.1C的充电倍率恒流充电至3.6V；按实施例1相同的方法检测各单体电池的开路电压，并计算各单体电池的电压降。搁置8日后，筛选出电压下降较快的单体电池，即为自放电大的单体电池，得出自放电不合格检测率为7%。
实施例3：
任意挑选同一批7045135软包聚合物钴酸锂单体电池100片，将单体电池以0.2C的放电倍率恒流放电至放电截止电压3.0V，再将单体电池以0.3C的充电倍率恒流充电至3.7V；按实施例1相同的方法检测各单体电池的开路电压，并计算各单体电池的电压降。搁置7日后，筛选出电压下降较快的单体电池，即为自放电大的单体电池，得出自放电不合格检测率为5%。
对比例1：
将实施例1中挑选出的10片电压降较大的单体电池，将其以0.2C的充电倍率恒流充电至4.2V后转恒压充电至电流小于0.05CA停止充电，搁置2小时后，检测单体电池的首次开路电压，再将单体电池搁置处理，每日检测各单体电池的开路电压，并计算单体电池每日的电压降，将对比例1中得出的单体电池电压降与实施例1中的单体电池电压降列表进行对比，结果如下表1所述：
表1实施例1和对比例1中10只电芯电压降对比
从表1可得出，按实施例1的方法单体电池的电压降下降得更加明显，从而能更快的筛选出不合格的电池。
对比例2
任意挑选同一批7045135软包聚合物钴酸锂单体电池100片，将单体电池采用0.2C的充电倍率恒流充电至4.2V，转4.2V恒压充电至充电电流小于0.05CA停止，按实施例1相同的方法检测各单体电池的开路电压，并计算各单体电池的电压降。搁置30日后，筛选出电压下降较快的单体电池，即为自放电大的单体电池，发现自放电不合格检测率仅为3%。
通过实施例与对比例的对比，不难发现，采用本发明方法进行自放电筛选，单体电池电压下降更明显，更有利于方便筛选出自放电大的单体电池。采用本发明方法进行自放电筛选的3个实施例，其自放电单检测率均在5%以上，且仅需7日～10日即可完成筛选，与传统筛选方法的对比例2（3%）相比，筛选周期更短且检测率更高，不仅提高了生产效率，还可有效防止部分自放电大的单体电池影响电池组的性能，从而提高电池组的安全性。
Claims (3)
1.一种钴酸锂单体电池的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.放电：样品采用恒流放电的方式放电至完全放电态；
b.充电：对步骤a中得到的样品进行恒流充电，充电至样品电压为3.5～3.7V时停止充电；
c.开路放置：将步骤b中得到的样品在常温下开路放置7～10天，所述常温为15～35℃；
d.筛选：对步骤c中得到的样品进行电压检测，将不合格的样品选出。
2.根据权利要求1所述的一种钴酸锂单体电池的筛选方法，其特征在于，步骤a中所述恒流放电的放电倍率为0.1～0.2C。
3.根据权利要求1或2所述的一种钴酸锂单体电池的筛选方法，其特征在于，步骤b中所述恒流充电的充电倍率为0.05～0.3C。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20121017 |