CN105510847B

CN105510847B - 锂离子电池一致性的筛选方法

Info

Publication number: CN105510847B
Application number: CN201610036796.5A
Authority: CN
Inventors: 李珣
Original assignee: Sichuan Changhong Electric Co Ltd
Current assignee: Sichuan Changhong Electric Co Ltd
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2018-10-19
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: CN105510847A

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池一致性的筛选方法，它包括：ⅰ)从被测组中随机选取数量为N的样本组，在25℃±5℃环境下，以0.2C～1C恒流放电至预设的放电终止电压，搁置一段时间；ⅱ)再以0.2C～1C的恒流充至预设的充电终止电压，转恒压充电至电流降为0.05C，记录容量数据，并求取相应的均值ⅲ)使用测试仪测其开路电压，获得U_i,(i＝1，2，……N)，并求取相应的均值ⅳ)进行置信区间计算：ⅴ)根据置信区间对本批次电池进行配组筛查，将位于置信区间内的电池配对成组。本发明在筛选过程中，综合考虑内阻、容量，以及测试环境的温湿度等多项因素，提高了锂电池组的使用寿命。

Description

锂离子电池一致性的筛选方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种锂离子电池一致性的筛选方法。

背景技术

锂离子电池由于具有高能量存储密度、长寿命、低自放电率、环境污染小等特点，已逐渐成为数码产品及新能源汽车的主要动力源。

锂电池单体电压通常仅为3.0V～4.0V(公称电压为3.6V)，且容量有限，所以在电动车、电动工具等大功率***中，需要将几十节、上百节的锂电池串联、并联成组使用。

由于工艺制备的局限性，即使是同批次生产出的单体电池，也会存在电压、容量、内阻及自放电率的差异性。若不经过筛选随意配组使用，这些差异就会严重降低整体电池组的使用寿命，所以有必要对电池进行一致性的筛查。

常用的筛查方法包括电压配组法、容量配组法、内阻匹配法。它们各有优缺点，比如电压法操作简单，但未考虑荷载变化；容量法需按照特定的充放电条件进行，花费时间长，测试成本高；内阻法虽可快速完成测量，但由于无法去除极化内阻的影响而导致精确度不高。

电池的生产过程不可能完全避免灰尘和杂质，它们的存在会导致电池内部微短路进而引发自放电现象。单体间自放电率的差异也会影响到整体电池组的性能和使用寿命，所以配组时，还有必要对自放电率差异进行筛选。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种锂离子电池一致性的筛选方法，用于提高锂电池组的使用寿命。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池一致性的筛选方法，它包括：

ⅰ)从被测组中随机选取数量为N的样本组，在25℃±5℃环境下，以0.2C～1C恒流放电至预设的放点终止电压,搁置一段时间；

ⅱ)再以0.2C～1C的恒流充至预设的充电终止电压，转恒压充电至电流降为0.05C，记录容量数据组Q_i,(i＝1，2，……N)、内阻数据组R_i(i＝1，2，……N)，并求取相应的均值

ⅲ)然后将样本搁置一段时间后，使用测试仪测其开路电压，获得U_i,(i＝1，2，……N)，并求取相应的均值

ⅳ)进行置信区间计算：

(1)求取标准差：

(2)求取抽样平均误差：

(3)计算允许误差σ：

σ_R＝μ_R*t；

σ_Q＝μ_Q*t；

σ_U＝μ_U*t；

其中，t为根据置信度p、自由度v为标准正态分布查表得到的值；

(4)求取内阻、容量、自放电率三项参数的置信区间：

R置信区间：

Q置信区间：

U置信区间：

ⅴ)根据置信区间对本批次电池进行配组筛查，将位于置信区间内的电池配对成组。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述ⅳ)进行置信区间计算：t为根据置信度p为80％～99％、自由度v为31～∞，v与样本数的关系是：v＝N-1。

根据本发明的另一个实施方案，所述ⅲ)步骤的样本放置于40℃±2℃～45℃±2℃，90％～95％的环境下，放置时间为5～10天。

本发明还可以是：

根据本发明的另一个实施方案，所述ⅰ)步骤中的样本数N>30。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种锂离子电池一致性的筛选方法，可以结合具体情况，从实现成本、电池组性能要求等方面考虑，设定和调整仪表精度、置信度p和自由度v等，自放电搁置时长，要求越高，选择测试精度、置信度、自由度也相应越大，本发明综合考虑了内阻、容量，以及测试环境的温湿度等多项因素，从而提高了锂电池组的使用寿命。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为不同置信度、自由度对应的t值表；

图2为本发明所述方法的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

鉴于背景技术提到的问题，考虑到锂电池的内阻、容量、自放电率统计概率均呈标准正态分布的特点，本发明提供了一种将锂电池的电压、内阻、容量、自放电率、环境温湿度、筛查时长、检测成本等多项因素综合考虑，结合统计学中配对样本检验原理完成的一致性筛查方法，经实践检验，与现有技术相比简便实用、可靠性高，可有效降低锂电池组内单体电芯差异，提高整组的使用寿命。具体地，如图2所示，一种锂离子电池一致性的筛选方法，在完成了尺寸、外观、印刷、安全(包括撞击、跌落、振动)等基本测试后，对同批次锂电池的一致性进行配组筛选，步骤如下：

步骤一、首先从被测组中随机选取数量为N(N>30)的样本组，在25℃±5℃环境下，以0.2C～1C恒流放电至规定的终止电压，搁置1h～3h；

步骤二、以0.2C～1C的恒流充至规定的终止电压，转恒压充电至电流降为0.05C为止；搁置1h～3h，使用容量及内阻测试仪，记录容量数据组Q_i,(i＝1，2，……N)、内阻数据组R_i(i＝1，2，……N)，并求取相应的均值

步骤三、为加速自放电，缩短搁置时间，考虑到自放电率与高温高湿环境呈正相关，将样本送入40℃±2℃～45℃±2℃，90％～95％的老化环境下，搁置5～10天(120h～240h)后，使用测试仪测其开路电压，获得U_i,(i＝1，2，……N)，并求取相应的均值

步骤四、进行置信度为p(80％～99％)，自由度为v(31～∞，v与样本数的关系是：v＝N-1)时的置信区间计算：

(1)求取标准差：

(2)求取抽样平均误差：

(3)计算允许误差σ：

σ_R＝μ_R*t；

σ_Q＝μ_Q*t

σ_U＝μ_U*t；

其中，t为查表得到的置信度p、自由度为v时的“t双侧分布”，也即标准正态分布的t值，如图1所示；

(4)求取内阻、容量、自放电率(即高温高湿搁置后的开路电压)三项参数的置信区间：

R置信区间：

Q置信区间：

U置信区间：

步骤五、根据置信区间对本批次电池进行配组筛查，将内阻、容量和老化搁置后电压落入置信区间内的电池配对成组，其余剔除，完成筛查。

另一实施例：

以下针对某品牌磷酸铁锂电池(3.2V\3.5AH)的一致性筛选配组，对本发明进行详细说明：

ⅰ)首先从被测组中随机选取225只单体电池，在25℃±5℃环境下，以0.2C恒流放电至2.5V，搁置1h；

ⅱ)以0.2C～1C的恒流充至3.2V，转恒压充电致电流降至0.05C为止，搁置1h，使用容量测试仪及内阻测试仪，记录容量数据组Q_i,(i＝1，2，……225)、内阻数据组R_i(i＝1，2，……225)，将数据组录入Excel表，利用“AVERAGE”函数求出均值

ⅲ)将样本送入45℃±2℃，95％的环境下，搁置7天，然后测其电压，获得U_i,(i＝1，2，……225)，录入Excel表求出对应的均值

ⅳ)选取置信度为95％，自由度为∞，进行置信区间计算：

(1)利用Excel的“STDEV”函数求取标准差：

(2)求取抽样平均误差：

(3)计算允许误差σ：

σ_R＝μ_R*1.960；

σ_Q＝μ_Q*1.960；

σ_U＝μ_U*1.960；

其中，“1.960”为查T值表，由双侧置信度为95％、样本数为∞对应栏得到；

(3)求取内阻、容量、自放电后电压三项参数的置信区间：

R置信区间：

Q置信区间：

U置信区间：

ⅴ)根据置信区间进行筛查和剔除，将内阻、容量和自放电率落入置信区间内的电池编为一组，其余剔除。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims

1.一种锂离子电池一致性的筛选方法，其特征在于它包括：

ⅰ)从被测组中随机选取数量为N的样本组，在25℃±5℃环境下，以0.2C～1C恒流放电至预设的放电终止电压，再搁置一段时间；

ⅱ)再以0.2C～1C的恒流充至预设的充电终止电压，然后转恒压充电至电流降为0.05C，记录容量数据组Q_i,(i＝1，2，……N)、内阻数据组R_i(i＝1，2，……N)，并求取相应的均值

ⅳ)进行置信区间计算：

(1)求取标准差：

(2)求取抽样平均误差：

(3)计算允许误差σ：

σ_R＝μ_R*t；

σ_Q＝μ_Q*t；

σ_U＝μ_U*t；

(4)求取内阻、容量、自放电率三项参数的置信区间：

R置信区间：

Q置信区间：

U置信区间：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池一致性的筛选方法，其特征在于所述ⅳ)进行置信区间计算：t为根据置信度p为80％～99％、自由度v为31～∞，v与样本数的关系是：v＝N-1。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池一致性的筛选方法，其特征在于所述ⅲ)步骤的样本放置于40℃±2℃～45℃±2℃，90％～95％的环境下，放置时间为5～10天。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池一致性的筛选方法，其特征在于所述ⅰ)步骤中的样本数N>30。