CN107607881A - 一种锂离子动力电池自放电一致性的评价方法 - Google Patents
一种锂离子动力电池自放电一致性的评价方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种锂离子动力电池自放电一致性的评价方法,包括:步骤1、在同一生产批次、同一规格型号、相同材料体系的磷酸铁锂电池中,挑选容量和内阻一致性较好的多个电池,室温下采用恒流恒压充电制度和恒流放电制度循环充放电多次;步骤2、室温下将电池调整到空电态;步骤3、将月自放电率大于3%的电池筛除;步骤4、将电池SOC调整至10%SOC‑30%SOC的荷电状态;步骤5、测量电池高温搁置后的开路电压,计算电池的电压降△V或单位时间内的电压降K;步骤6、计算所有电池的△V或K值的平均值X和标准差σ,筛选出在[X‑2σ,X+2σ]置信区间内的电池。本发明的筛选方法可以提高电池的自放电率、缩短搁置周期,降低生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及动力电池领域,具体涉及一种锂离子动力电池自放电一致性的评价方法。
背景技术
动力电池作为电动汽车核心能源部件,其发展成为左右电动汽车发展的关键因素,而磷酸铁锂动力电池因其优越的安全性能、超长的循环寿命和稳定的电压平台等优异性能占据了电动汽车动力电池的主要市场。但在现有的动力电池技术水平下,电动汽车必须使用多块单体电池构成的电池组来满足使用要求,这就对磷酸铁锂动力电池的一致性提出了很高的要求。
目前,磷酸铁锂动力电池在成组之前都需要对单体电池进行性能一致性筛选,将一致性好的电池组合成电池组使用。现有判断电池一致性的方法主要为采用静态参数(如电压、内阻、批次等)和动态参数(如自放电、充电恒流比等)相结合的方式进行配组。其中,由于磷酸铁锂材料的结构及电池制造工艺等原因,导致磷酸铁锂离子电池的自放电率较高。目前磷酸铁锂电池的自放电率筛选方法主要以单位时间内的电压差来表征,该方法需记录自放电测试前后电压和时间,用以计算单体电池的自放电率,再将自放电相近或相同的单体电池进行配组。该方法需要较多的人力、电力,不仅增加了生产成本,还延长了生产周期。并且,此方法大多采用放电态搁置对磷酸铁锂电池进行自放电筛选,但是由于电池的极化作用,电池放电后电压都存在反弹,而不同电池间电压反弹的程度和速率都不一样,导致电池放电态搁置前的电压一致性很差,而搁置后电压甚至有比搁置前电压还大,即出现电压差为负值的现象,因此这种利用放电态电压差来筛选电池一致性的方法存在一定的弊端;还有一种方法是条码管理方法,通过自动化生产线来达到电池组自放电的一致,但目前国内电池行业自动化生产线较少,整个行业仍处于半自动化向自动化转变的初级阶段,短时间内此方法很难在国内实现。
因此,有必要提供一种锂离子动力电池自放电一致性的评价方法,以进行低成本、易于操作的自放电一致性筛选。
发明内容
本发明的目的在于,改变现有技术中磷酸铁锂电池利用放电态的电压差筛选自放电存在的不足,提供一种锂离子动力电池自放电一致性的评价方法。以提高电池的自放电率,有效缩短搁置周期,降低生产成本。
本发明的技术方案为:
一种锂离子动力电池自放电一致性的评价方法,包括:
步骤1、在同一生产批次、同一规格型号、相同材料体系的磷酸铁锂电池中,挑选容量和内阻一致性较好的多个电池;在室温(20±2)℃下,采用恒流恒压充电制度和恒流放电制度,即将待测电池在室温下以0.02C电流放电,至生产商规定的电池最低放电电压,静置1h,然后以0.2C恒流充电,至生产商规定的电池最高充电电压时转恒压充电,至充电电流降至0.02C时停止充电,如此循环充放电多次;
步骤2、在室温(20±2)℃条件下,调整上述磷酸铁锂电池SOC(荷电状态)至空电态,即0%SOC(荷电状态);
步骤3、室温(20±2)℃条件下,将上述磷酸铁锂电池搁置7天,每隔24小时用万用表测量各单体电池的开路电压,计算相邻24小时的开路电压差值△OCU_1,并对7天的开路电压差值△OCU_1进行线性回归Y=A+BX,其中Y为开路电压差值△OCU_1,X为个数,即开路电压差值△OCU_1的个数,A为斜率,B为截距;选取B>0的单体电池,此时磷酸铁锂电池电压记为OCU_t1;以此,将月自放电率大于3%的电池筛除;
步骤4、对上述磷酸铁锂电池进行充电处理,即将电池SOC调整至10%SOC-30%SOC的荷电状态;
步骤5、在30℃-45℃的高温下,将上述具有10%SOC-30%SOC荷电状态的磷酸铁锂电池搁置7天,测量电池高温搁置后的开路电压OCV_t2;计算电池的电压降△V=OCV_t1-OCV_t2或单位时间内的电压降K=(OCV_t1-OCV_t2)/t,其中t为单位时间,可设为天或小时;
步骤6、计算所有电池的△V或K值的平均值X和标准差σ,筛选出在[X-2σ,X+2σ]置信区间的电池。
通过采用本发明,可以改变现有技术中磷酸铁锂电池利用放电态的电压差筛选自放电存在的不足,通过先利用较低荷电状态下的电压差初步筛选出自放电率大于3%磷酸铁锂电池,再在高温下搁置筛选自放电率相近的电池,采用高温搁置可以提高电池的自放电率,有效缩短搁置周期,降低生产成本,具有相当的实用意义。
具体实施方式
实验装置:MACCOR电池测试仪(美国,model 4200:5V,10A,8通道和10V,5A,8通道),万用表(美国fulke,17B),CSZ高温防爆箱(美国CSZ)、巨孚高低温防爆箱(中国台湾,ETH-1000-40-CP-AR)和数据采集器(日本横河,MX100);
实验动力电池样品:1)标称电压3.2V,标称容量10Ah;2)电池的组成:正极活性材料 为LiFePO4,负极活性材料为人造石墨,电解液的主要成分为LiPF6/EC+DMC+VC+PS,以及celgard隔膜;3)尺寸:23mm(厚)x68mm(宽)x88mm(高)。
筛选上述电池自放电的一致性,具体步骤如下:
1、挑选容量(10Ah±5mAh)和内阻(<4mΩ)一致性较好的10个电池,进行实验。在室温(20±2)℃下,采用恒流恒压充电制度和恒流放电制度,即将待测电池在试验温度条件下以0.02C电流放电,至电池电压达到2.1V,静置1h,然后以0.2C恒流充电,至电池电压达3.65V时转恒压充电,至充电电流降至0.02C时停止充电,如此循环充放电10次;
2、在室温(20±2)℃条件下,调整上述磷酸铁锂电池SOC(荷电状态)至空电态,即0%SOC(荷电状态);
3、室温(20±2)℃条件下,将上述磷酸铁锂电池搁置7天,每隔24小时用万用表测量各单体电池的开路电压,计算相邻24小时的开路电压差值△OCU_1,并对7天的开路电压差值△OCU_1进行线性回归Y=A+BX,选取B>0的单体电池(电池1、2、3、5、6、7、8),结果如表所示,此时磷酸铁锂电池电压记为OCU_t1;
电池编号 | 电压差值线性回归后的B值 |
1 | B>0 |
2 | B>0 |
3 | B>0 |
4 | B<0 |
5 | B>0 |
6 | B>0 |
7 | B>0 |
8 | B>0 |
9 | B<0 |
10 | B<0 |
4、将上述磷酸铁锂电池进行充电处理,即将电池SOC调整至10%SOC(荷电状态);
5、30℃高温下,将上述磷酸铁锂电池(10%SOC)搁置7天,测量电池高温搁置后的开路电压OCV_t2;计算电池的电压降△V=OCV_t1-OCV_t2,如表所示;
电池编号 | △V |
1 | -0.019 |
2 | -0.01 |
3 | -0.01 |
5 | -0.009 |
6 | -0.01 |
7 | -0.007 |
8 | -0.006 |
6、计算所有电池的△V的平均值X=-0.01和标准差σ=0.004,选择在[-0.018,-0.002]置信区间的电池,即选择电池2、3、5、6、7、8,这些电池自放电率一致性较好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种锂离子动力电池自放电一致性的评价方法,包括:
步骤1、在同一生产批次、同一规格型号、相同材料体系的磷酸铁锂电池中,挑选容量和内阻一致性较好的多个电池;在室温(20±2)℃下,采用恒流恒压充电制度和恒流放电制度,即将待测电池在室温下以0.02C电流放电,至生产商规定的电池最低放电电压,静置1h,然后以0.2C恒流充电,至生产商规定的电池最高充电电压时转恒压充电,至充电电流降至0.02C时停止充电,如此循环充放电多次;
步骤2、在室温(20±2)℃条件下,调整上述磷酸铁锂电池SOC(荷电状态)至空电态,即0%SOC(荷电状态);
步骤3、室温(20±2)℃条件下,将上述磷酸铁锂电池搁置7天,每隔24小时用万用表测量各单体电池的开路电压,计算相邻24小时的开路电压差值△OCU_1,并对7天的开路电压差值△OCU_1进行线性回归Y=A+BX,其中Y为开路电压差值△OCU_1,X为个数,即开路电压差值△OCU_1的个数,A为斜率,B为截距;选取B>0的单体电池,此时磷酸铁锂电池电压记为OCU_t1;以此,将月自放电率大于3%的电池筛除;
步骤4、对上述磷酸铁锂电池进行充电处理,即将电池SOC调整至10%SOC-30%SOC的荷电状态;
步骤5、在30℃-45℃的高温下,将上述具有10%SOC-30%SOC荷电状态的磷酸铁锂电池搁置7天,测量电池高温搁置后的开路电压OCV_t2;计算电池的电压降△V=OCV_t1-OCV_t2或单位时间内的电压降K=(OCV_t1-OCV_t2)/t,其中t为单位时间,可设为天或小时;
步骤6、计算所有电池的△V或K值的平均值X和标准差σ,筛选出在[X-2σ,X+2σ]置信区间的电池。
2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池自放电一致性的评价方法,其特征在于,循环充放电次数为10次。
3.根据权利要求1所述的锂离子动力电池自放电一致性的评价方法,其特征在于,挑选容量和内阻一致性较好的多个电池,指的是挑选容量10Ah±5mAh,和内阻<4mΩ的10个电池。
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