CN107020251B - 电池及电池组的筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池及电池组的筛选方法，包括S100，对单体电池或电池组进行充放电循环测试；以及S200，在充放电循环测试的同时或结束后，对单体电池或电池组进行筛选；S100包括：以第一电流恒流充电至充电截止电压，再恒流放电至放电截止电压，获得单体电池或电池组的第一充电容量值C1和第一放电容量值D1，第一电流为0.01C至0.2C；以及以第二电流恒流充电至充电截止电压，再恒流放电至放电截止电压，获得单体电池或电池组的第二充电容量值C2和第二放电容量值D2，第二电流为0.8C至1.5C；S200包括：计算单体电池或电池组的充放电容量比值C1/D1以及倍率极化值(D1‑D2)/D1；以及筛选出C1/D1满足预设的充放电容量比值标准区间，并且(D1‑D2)/D1满足预设的倍率极化值标准区间的单体电池或电池组。

Description

电池及电池组的筛选方法
技术领域
本发明涉及电池检测技术领域，尤其涉及一种电池及电池组的筛选方法。
背景技术
作为安全性能好的绿色电源，锂离子电池应用日趋广泛，包括储能、动力等领域。高能量存储密度、长寿命、低自放电率、环境污染小等优点使得锂离子电池已逐渐成为数码产品，如手机、笔记本和摄像机等，以及新能源汽车等的主要动力源。由于锂电池单体的电压通常仅3.0V至4.0V(公称电压为3.6V)，且容量有限，所以在以其作为动力源的电动车及电动工具等大功率***中，往往需要将几十节乃至上百节的锂电池串联或并联成组使用，或将多个电池组组合使用。
电池在制备时，受制备工艺的限制，往往有电压、容量、内阻及自放电率等方面的差异性，即使是同批次生产出的单体电池，也会存在差异。若不经过筛选随意配组使用，就会严重降低整体电池组的使用寿命，同时也会增加安全隐患，所以对电池进行筛选具有重要意义。目前的筛选方法，存在操作繁锁、精确度不够的问题，无法快速准确地对电池进行筛选。
发明内容
基于此，有必要针对传统的电池及电池组的筛选方法存在操作繁琐且精确度不够的问题，提供一种电池及电池组的筛选方法。
一种电池及电池组的筛选方法，包括以下步骤：
S100，对单体电池或电池组进行充放电循环测试；以及
S200，在所述充放电循环测试的同时或结束后，对所述单体电池或电池组进行筛选；
所述步骤S100包括：
以第一电流恒流充电至充电截止电压，再以所述第一电流恒流放电至放电截止电压，获得所述单体电池或电池组的第一充电容量值C1和第一放电容量值D1，所述第一电流为0.01C至0.2C；以及
以第二电流恒流充电至所述充电截止电压，再以所述第二电流恒流放电至所述放电截止电压，获得所述单体电池或电池组的第二充电容量值C2和第二放电容量值D2，所述第二电流为0.8C至1.5C；
所述步骤S200包括：
计算所述单体电池或电池组的充放电容量比值C1/D1以及倍率极化值(D1-D2)/D1；以及
筛选出所述充放电容量比值C1/D1满足预设的充放电容量比值标准区间，并且所述倍率极化值(D1-D2)/D1满足预设的倍率极化值标准区间的单体电池或电池组。
在其中一个实施例中，所述预设的充放电容量比值标准区间为0.998至1.002。
在其中一个实施例中，所述预设的倍率极化值标准区间为0.92至0.95。
在其中一个实施例中，在对所述单体电池或电池组以所述第二电流恒流充电之后，并在以所述第二电流恒流放电之前，进一步包括：
以所述充电截止电压进行恒压充电，直至达到充电截止电流，所述充电截止电流为0.01C至0.2C。
在其中一个实施例中，所述充电截止电流为0.025C。
在其中一个实施例中，所述步骤S100中所述单体电池或电池组始终置于测试温度下，所述测试温度为30至45℃。
在其中一个实施例中，在所述步骤S100前，进一步包括步骤S300，将所述单体电池或电池组置于所述测试温度下储存预定时间。
在其中一个实施例中，在所述步骤S300之后且在所述步骤S100之前，还包括：
步骤S400，对所述单体电池或电池组预筛选，包括：
以所述第一电流恒流放电至所述放电截止电压；
静置预设时间，获得所述单体电池或电池组的内阻值及所述预设时间的电压变化值；以及
去除所述内阻值不满足预设的内阻值标准区间，或所述电压变化值不满足预设的电压变化值标准区间的所述单体电池或电池组。
在其中一个实施例中，所述预设的内阻值标准区间为18-21mΩ，所述预设的电压变化值标准区间为0-0.2v。
在其中一个实施例中，对所述单体电池或电池组进行充放电循环测试的条件相同。
上述电池及电池组的筛选方法，通过第一电流无极化测试单体电池或电池组的充放电容量比值C1/D1，并结合第二电流极化测试单体电池或电池组的倍率极化值(D1-D2)/D1，提高了对单体电池及电池组的自放电率差异性的测试精确度，从而实现更有效的筛选；具有较高的适应性，可应用于各种类型、体系、规格的锂电子电池及电池组；且操作简单，易于实现大规模的产业化筛选。
附图说明
图1为本发明实施例的电池及电池组的筛选方法的流程图；
图2为本发明实施例的电池及电池组的筛选方法中测试步骤的流程图；
图3为本发明实施例的电池及电池组的筛选方法中筛选步骤的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及技术效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明的具体实施例进行描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明实施例提供一种电池及电池组的筛选方法，包括以下步骤：
S100，对单体电池或电池组进行充放电循环测试；以及
S200，在所述充放电循环测试的同时或结束后，对所述单体电池或电池组进行筛选。
请参阅图2，所述步骤S100包括：
S110，以第一电流恒流充电至充电截止电压，再以所述第一电流恒流放电至放电截止电压，获得所述单体电池或电池组的第一充电容量值C1和第一放电容量值D1，所述第一电流为0.01C至0.2C；以及
S120，以第二电流恒流充电至所述充电截止电压，再以所述第二电流恒流放电至所述放电截止电压，获得所述单体电池或电池组的第二充电容量值C2和第二放电容量值D2，所述第二电流为0.8C至1.5C。
请参阅图3，所述步骤S200包括：
S210，计算所述单体电池或电池组的充放电容量比值C1/D1以及倍率极化值(D1-D2)/D1；以及
S220，筛选出所述充放电容量比值C1/D1满足预设的充放电容量比值标准区间，并且所述倍率极化值(D1-D2)/D1满足预设的倍率极化值标准区间的单体电池或电池组。
具体的，所述单体电池或电池组的数量不限，可以为一个也可以为多个，所述电池组中电池的串联或并联状态不限，按照应用状态设置即可，且电池或电池组可以为任意类型、体系及规格的锂离子电池。
当所述电池或电池组的数量为多个时，对各单体电池或单个电池组进行充放电循环测试的所有条件均相同，例如测试电流、截止电压、测试温度等均相同，且各单体电池或单个电池组的类型、材料体系及规格等也相同。
优选的，步骤S100中所述单体电池或电池组始终置于测试温度下，根据电池的使用环境，所述测试温度为30至45℃，以提高测试的准确性。优选的，测试温度为35℃，以使单体电池或电池组的性能达到较佳状态。
更为优选的，在步骤S100前，进一步包括步骤S300，将所述单体电池或电池组置于测试温度下储存预定时间，以使所述单体电池或电池组的性能达到更佳的状态，更接近电池的使用状态。预定时间可以为12-36小时，优选为24小时。
在一实施例中，在所述步骤S300之后且在所述步骤S100之前，还包括步骤S400，对所述单体电池或电池组预筛选，包括：
以所述第一电流恒流放电至所述放电截止电压；
静置所述单体电池或电池组，获得所述单体电池或电池组的内阻值及预设时间周期的电压变化值；以及
去除所述内阻值不满足预设的内阻值标准区间，或所述电压变化值不满足预设的电压变化值标准区间的所述单体电池或电池组。
具体的，在将单体电池或电池组放电至所述放电截止电压后，静置所述单体电池或电池组，记录静置预定时间后的开路电压，计算静置前与静置后电压值的差值，作为电压变化值，预设时间可以为1分钟至10分钟，优选为5分钟，预设的电压变化值标准区间优选为0-0.2v。预设的内阻值标准区间优选为18-21mΩ。
在一实施例中，电池及电池组的筛选方法具体包括：
步骤S110，对单体电池或电池组以第一电流(0.01C至0.2C)恒流充电至充电截止电压，再以所述第一电流恒流放电至放电截止电压，获得所述单体电池或电池组的第一充电容量值C1和第一放电容量值D1；
步骤S200a，计算单体电池或电池组的充放电容量比值C1/D1，与预设的充放电容量比值比较，筛选出充放电容量比值C1/D1满足预设的充放电容量比值标准区间的第一单体电池或电池组；
步骤S120，对第一单体电池或电池组以第二电流(0.8C至1.5C)恒流充电至充电截止电压，再以所述第二电流恒流放电至放电截止电压，获得所述单体电池或电池组的第二充电容量值C2和第二放电容量值D2；以及
步骤S200b，计算第一单体电池或电池组的倍率极化值(D1-D2)/D1，与预设的倍率极化值标准区间比较，筛选出倍率极化值(D1-D2)/D1满足预设的倍率极化值标准区间的第二单体电池或电池组。
采用分次筛选的方法，可以简化操作，加快检测流程。步骤S110后直接进行步骤S200a，可以及时去除充放电容量比值C1/D1不满足预设的充放电容量比值标准区间的单体电池或电池组，可以省略对不满足预设的充放电容量比值标准区间的单体电池或电池组的后续测试，能够提高筛选效率。
作为可选的实施例，步骤S120中，在对单体电池或电池组以所述第二电流恒流充电之后，并在以所述第二电流恒流放电之前，进一步包括：以所述充电截止电压进行恒压充电，直至达到充电截止电流，以使单体电池或电池组的电容量更接近标称容量。所述充电截止电流优选为0.01C至0.2C，以提高充电效率。具体的，充电截止电流与第一电流可以相等也可以不相等。
更为优选的，充电截止电流为0.025C，以使充电速率与充电完成后单体电池或电池组的电容量接近标称容量的程度达到最大的平衡，实现更佳的充电效率。
具体的，预设的充放电容量比值标准区间优选为0.998至1.002，可以提高以第一电流对单体电池或电池组无极化测试下筛选的精确度。更为优选的，预设的充放电容量比值标准为1.001。
预设的倍率极化值标准区间优选为0.92至0.95，提高对单体电池或电池组的第一电流无极化测试和第二电流极化测试下，所得倍率极化值(D1-D2)/D1的精确度，以进一步增强对单体电池或电池组自放电率差异性筛选的准确性。
实施例1
以多个18650型圆柱电芯为待测对象，该电芯为NCM(以镍钴锰三元电池材料做正极)设计体系，标称电容量为2900mAh。对多个待入库的18650型圆柱电芯进行防短路处理，置于35℃烘箱中存储24小时，存储后转入35℃恒温箱中进行测试。以1/25C(116mA)对多个18650型圆柱电芯恒流放电至截止电压2.8V，通过检测设备在线监控各电芯静置5分钟的开路电压变化值以及电芯的内阻值，进行第一步筛选，筛选出电压变化值在+0.2V以内，内阻值在18-21mΩ之间的电芯。对第一步筛选所得电芯以1/25C(116mA)的电流恒流充电至截止电压4.2V，再放电至截止电压2.8V，分别记录各电芯的充电容量值C1和放电容量值D1；进行第二步筛选，计算充放电容量比值C1/D1，筛选出充放电容量比值C1/D1在1.0-1.002之间的电芯。对第二步筛选所得电芯以1C(2900mA)的电流充电至截止电压4.2V，4.2V恒压充电至截止电流0.025C(72.5mA)，再放电至截止电压2.8V，分别记录各电芯的充电容量值C2和放电容量值D2；进行第三步筛选，计算倍率极化值(D1-D2)/D1，筛选出倍率极化值(D1-D2)/D1在0.92-0.95之间的电芯，得到最终的一致性良好的电芯。
本发明所述的电池或电池组筛选的方法，在使用时，可测试各种类型、体系及规格的锂离子单体电池或电池组，单体电池的数量可以为一个或多个，电池组中电池可以为串、并联状态中的至少一种，应用广泛。通过在电池的使用温度30-45℃下进行测试，以第一电流进行无极化的充放电容量比C1/D1测试，结合第二电流极化测试倍率极化值(D1-D2)/D1，提高了对电池或电池组的自放电率筛选的精准性；综合第一电流无极化测试单体电池或电池组的内阻值及电压变化值，进一步提高了最终筛选所得单体电池或电池组的一致性。且本方法通过在线设备测量，操作简单且结果可靠，易于应用于大规模的产业化筛选。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池及电池组的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100，对单体电池或电池组进行充放电循环测试；以及
S200，在所述充放电循环测试的同时或结束后，对所述单体电池或电池组进行筛选；
所述步骤S100包括：
以第一电流恒流充电至充电截止电压，再以所述第一电流恒流放电至放电截止电压，获得所述单体电池或电池组的第一充电容量值C1和第一放电容量值D1，所述第一电流为0.01C至0.2C；以及
以第二电流恒流充电至所述充电截止电压，再以所述第二电流恒流放电至所述放电截止电压，获得所述单体电池或电池组的第二充电容量值C2和第二放电容量值D2，所述第二电流为0.8C至1.5C；
所述步骤S200包括：
计算所述单体电池或电池组的充放电容量比值C1/D1以及倍率极化值(D1-D2)/D1；以及
筛选出所述充放电容量比值C1/D1满足预设的充放电容量比值标准区间，并且所述倍率极化值(D1-D2)/D1满足预设的倍率极化值标准区间的单体电池或电池组。
2.根据权利要求1所述的电池及电池组的筛选方法，其特征在于，所述预设的充放电容量比值标准区间为0.998至1.002。
3.根据权利要求1所述的电池及电池组的筛选方法，其特征在于，所述预设的倍率极化值标准区间为0.92至0.95。
4.根据权利要求1所述的电池及电池组的筛选方法，其特征在于，在对所述单体电池或电池组以所述第二电流恒流充电之后，并在以所述第二电流恒流放电之前，进一步包括：
以所述充电截止电压进行恒压充电，直至达到充电截止电流，所述充电截止电流为0.01C至0.2C。
5.根据权利要求4所述的电池及电池组的筛选方法，其特征在于，所述充电截止电流为0.025C。
6.根据权利要求1所述的电池及电池组的筛选方法，其特征在于，所述步骤S100中所述单体电池或电池组始终置于测试温度下，所述测试温度为30至45℃。
7.根据权利要求6所述的电池及电池组的筛选方法，其特征在于，在所述步骤S100前，进一步包括步骤S300，将所述单体电池或电池组置于所述测试温度下储存预定时间。
8.根据权利要求7所述的电池及电池组的筛选方法，其特征在于，在所述步骤S300之后且在所述步骤S100之前，还包括：
步骤S400，对所述单体电池或电池组预筛选，包括：
以所述第一电流恒流放电至所述放电截止电压；
静置预设时间，获得所述单体电池或电池组的内阻值及所述预设时间的电压变化值；以及
去除所述内阻值不满足预设的内阻值标准区间，或所述电压变化值不满足预设的电压变化值标准区间的所述单体电池或电池组。
9.根据权利要求8所述的电池及电池组的筛选方法，其特征在于，所述预设的内阻值标准区间为18-21mΩ，所述预设的电压变化值标准区间为0-0.2v。
10.根据权利要求1所述的电池及电池组的筛选方法，其特征在于，对多个所述单体电池或电池组进行充放电循环测试的条件相同。
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