CN108226795A - 一种提升电池使用循环寿命的实验方法 - Google Patents

一种提升电池使用循环寿命的实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提升电池使用循环寿命的实验方法，包括：对目标电池进行充放电，并根据目标电池充放电数据得到目标电池SOC与电压之间的对应关系，记为SOC‑OCV；获取SOC区间集合中1个SOC子区间，并根据SOC子区间上限值、下限值和SOC‑OCV得到目标电池SOC区间上限值、下限值对应的电压上限值、下限值，记为Vx和Vy；根据Vx、Vy对目标电池进行n次充放电，记录n次充放电后目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值；对SOC区间集合中m个SOC子区间均进行步骤S2、S3操作，得到对应的m个目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值，记为Q1、Q2…Qm；获取Q1、Q2…Qn中最大值对应的SOC区间作为目标电池最优SOC区间。

Description

一种提升电池使用循环寿命的实验方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池循环性能研究技术领域，尤其涉及一种提升电池使用循环寿命的实验方法。
背景技术
电池技术是纯电动、混合动力汽车技术的核心,其结果的好坏直接影响着电动汽车的续航能力、加速能力、负载能力、极端环境适应能力以及安全性、稳定性、高效性与使用寿命。随着当今新能源汽车行业的飞速发展，越来越多的消费者开始关心动力锂离子电池的使用寿命能否达到电动汽车设计的使用寿命要求。
在《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及实验方法》(GBT31484-2015)中要求电池样品在标准循环寿命测试时循环次数达到500次时放电容量应不低于初始容量的90％，或者循环次数达到1000次时放电容量应不低于初始容量的80％。从而可以看出电池的使用寿命是决定电池能否用于电动汽车的至关因素，同时也制约了电池的电极材料能否应用及应用领域。
当今提升电池容量及使用寿命是电池发展的大势所趋，在现有电极材料循环性能的条件下以降低充放电倍率来提升使用寿命明显不符合实际使用情况。在实际的使用中不论电池单体或整个电池组几乎很少会做到满充满放的情况，所以寻求一种既满足实际使用容量要求又能提升电池使用寿命的方法至关重要。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种提升电池使用循环寿命的实验方法；
本发明提出的一种提升电池使用循环寿命的实验方法，包括：
S1、在第一预设条件下对目标电池进行充放电，并根据目标电池充放电数据得到目标电池SOC与电压之间的对应关系，记为SOC-OCV；
S2、获取预设的SOC区间集合中1个SOC子区间，并根据SOC子区间上限值、下限值和SOC-OCV得到目标电池SOC区间上限值、下限值对应的电压上限值、下限值，记为Vx和Vy；
S3、在第二预设条件下，根据Vx、Vy对目标电池进行n次充放电，记录n次充放电后目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值；
S4、对SOC区间集合中m个SOC子区间均进行步骤S2、S3操作，得到对应的m个目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值，记为Q1、Q2…Qm；
S5、获取Q1、Q2…Qn中最大值对应的SOC区间作为目标电池最优SOC区间。
优选地，步骤S1，具体包括：
S11、待目标电池静置1小时后，将目标电池放在常温测试柜下以1C电流放电至电压为3.0V；
S12、待目标电池静置1小时后，将目标电池以1C电流恒流充至电压为4.2V，然后将目标电池在恒压下充电至电流为0.05C；
S13、待目标电池静置1小时后，将目标电池以1C电流放电至电压为3.0V；
S14、重复步骤S12至S13三次，得到目标电池SOC与电压之间的对应关系，记为SOC-OCV。
优选地，步骤S2中，SOC子区间，具体包括：SOC区间上限值为0～100％，SOC区间下限值为0～100％，且SOC区间下限值小于SOC区间上限值。
优选地，步骤S3，具体包括：
S31、将目标电池放在常温测试柜下以1C电流放电至电压为3.0V；
S32、在25℃下以1C电流对目标电池满充满放三次，取三次放电容量平均值作为目标电池初始容量；
S33、将目标电池以1C电流放电至电压为3.0V；
S34、待目标电池静置半小时后，以1C电流将目标电池恒电流充电至电压为Vx，然后将目标电池在恒压下充电至电流为0.05C；
S35、待目标电池静置半小时后，将目标电池放电至电压为Vy；
S36、重复步骤S34、S35预设次数后，记录目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值。
优选地，步骤S5中，在获取目标电池最优SOC区间后，还包括：
输出目标电池最优SOC区间对应的目标电池最优循环深度，目标电池最优深度＝最优SOC区间上限值-最优SOC区间下限值。
本发明中，在考虑了实际使用要求条件下，电池在不同SOC区间下模拟在实际使用中循环充放电状况，确定电池在满足日常使用情况下的最优SOC区间，同时得出最优深度，从而达到增加电池的使用寿命、方便电池管理***设置相关参数、减少了过充过放机率及提高电池一致性，同时获得在去极化的条件下从而对电池的循环性能的提升。电池在非满充满放条件下，可以通过电池管理***控制充放电截止电压，大大降低过充过放机率，从而达到保护电池，提升使用寿命。电池在非满充满放条件下，在整个电池组里面，其可以避免部分电池电压达不到额定要求，从而提升电池的一致性，更好的发挥电池组的容量。
附图说明
图1为本发明提出的一种提升电池使用循环寿命的实验方法的流程示意图；
图2为本发明所选电池在1C充放电下SOC-OCV曲线图。
具体实施方式
参照图1、图2，本发明提出的一种提升电池使用循环寿命的实验方法，包括：
步骤S1，在第一预设条件下对目标电池进行充放电，并根据目标电池充放电数据得到目标电池SOC与电压之间的对应关系，记为SOC-OCV，具体包括：
S11、待目标电池静置1小时后，将目标电池放在常温测试柜下以1C电流放电至电压为3.0V；
S12、待目标电池静置1小时后，将目标电池以1C电流恒流充至电压为4.2V，然后将目标电池在恒压下充电至电流为0.05C；
S13、待目标电池静置1小时后，将目标电池以1C电流放电至电压为3.0V；
S14、重复步骤S12至S13三次，得到目标电池SOC与电压之间的对应关系，记为SOC-OCV。
在具体方案中，先通过实验测得到目标电池SOC与电压之间的对应关系，以电压值来定义SOC截止条件，进一步的，根据目标电池SOC与电压之间的对应关系得到目标电池SOC-OCV曲线，如图2。
步骤S2，获取预设的SOC区间集合中1个SOC子区间，并根据SOC子区间上限值、下限值和SOC-OCV得到目标电池SOC区间上限值、下限值对应的电压上限值、下限值，记为Vx和Vy，其中，SOC区间上限值为0～100％，SOC区间下限值为0～100％，且SOC区间下限值小于SOC区间上限值。
步骤S3，在第二预设条件下，根据Vx、Vy对目标电池进行n次充放电，记录n次充放电后目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值，具体包括：
S31、将目标电池放在常温测试柜下以1C电流放电至电压为3.0V；
S32、在25℃下以1C电流对目标电池满充满放三次，取三次放电容量平均值作为目标电池初始容量；
S33、将目标电池以1C电流放电至电压为3.0V；
S34、待目标电池静置半小时后，以1C电流将目标电池恒电流充电至电压为Vx，然后将目标电池在恒压下充电至电流为0.05C；
S35、待目标电池静置半小时后，将目标电池放电至电压为Vy；
S36、重复步骤S34、S35预设次数后，记录目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值。
步骤S4，对SOC区间集合中m个SOC子区间均进行步骤S2、S3操作，得到对应的m个目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值，记为Q1、Q2…Qm；
步骤S5，获取Q1、Q2…Qn中最大值对应的SOC区间作为目标电池最优SOC区间，在获取目标电池最优SOC区间后，还包括：
输出目标电池最优SOC区间对应的目标电池最优循环深度，目标电池最优深度＝最优SOC区间上限值-最优SOC区间下限值。
在具体方案中，SOC区间＝初始荷电状态(SOCint)～截止荷电状态(SOCend)，即SOC区间上限值为截止荷电状态，SOC区间下限值初始荷电状态，SOC区间上限值为0～100％，SOC区间下限值为0～100％。
SOC区间集合，包括：
SOC子区间＝0～100％为满充满放状态，即SOCint＝0，SOCend＝100％；
SOC子区间＝0～90％，即SOCint＝0％，SOCend＝90％或SOC子区间＝10～100％，即SOCint＝10％，SOCend＝100％；
SOC子区间＝0～80％，即SOCint＝0％，SOCend＝80％或SOC子区间＝10～90％，SOCint＝10％，SOCend＝90％或SOC子区间＝20～100％，SOCint＝20％，SOCend＝100％；
SOC子区间＝0～70％，即SOCint＝0％，SOCend＝70％或SOC子区间＝10～80％，即SOCint＝10％，SOCend＝80％或SOC子区间＝20～90％，SOCint＝20％，SOCend＝90％或SOC子区间＝30～100％，SOCint＝30％，SOCend＝100％；
SOC子区间＝0～60％，即SOCint＝0％，SOCend＝60％或SOC子区间＝10～70％，即SOCint＝10％，SOCend＝70％或SOC子区间＝20～80％，即SOCint＝20％，SOCend＝80％或SOC子区间＝30～90％，即SOCint＝30％，SOCend＝90％或SOC子区间＝40～100％，即SOCint＝40％，SOCend＝100％。
例如，SOC-OCV获得：
①准备一只38Ah电池；
②将电池放在常温测试柜条件下，分别先在1C(38A)电流大小下放电至电压为3.0V；
③静置1小时；
④然后再1C(38A)电流大小下恒流充至电压为4.2V，然后在恒压(4.2V)下充电至电流为0.05C(1.9A)时截止；
⑤静置1小时；
⑥然后在1C(38A)电流大小下放电至电压为3.0V；
⑦静置1小时；
⑧重复④～⑦3次，即可得到目标电池SOC与电压之间的对应关系，根据目标电池SOC与电压之间的对应关系做图得到SOC-OCV曲线。
SOC＝0～90％循环实验：
①准备一只38Ah电池；
②将电池放在常温测试柜条件下，分别先在1C(38A)电流大小下放电至电压为3.0V；
③定容。循环前在25℃温度条件下以1C(38A)电流满充满放定容三周，取3次放电容量平均值记录初始容量；
④在1C(38A)电流大小下放电至电压为3.0V；
⑤以1C(38A)恒电流充电至SOC＝90％(截止电压为3.912V)，再恒压充至电流为0.05C(1.9A)时截止；
⑥静置30分钟；
⑦以1C(38A)恒电流放电，放电至SOC＝0(截止电压3.0V)停止；
⑧静置30分钟；
⑨重复⑤～⑧步骤，重复预设次数，记录电池电容量与电池初始电容量之间的比值。
本实施方式中，在考虑了实际使用要求条件下，电池在不同SOC区间下模拟在实际使用中循环充放电状况，确定电池在满足日常使用情况下的最优SOC区间，同时得出最优深度，从而达到增加电池的使用寿命、方便电池管理***设置相关参数、减少了过充过放机率及提高电池一致性，同时获得在去极化的条件下从而对电池的循环性能的提升。电池在非满充满放条件下，可以通过电池管理***控制充放电截止电压，大大降低过充过放机率，从而达到保护电池，提升使用寿命。电池在非满充满放条件下，在整个电池组里面，其可以避免部分电池电压达不到额定要求，从而提升电池的一致性，更好的发挥电池组的容量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种提升电池使用循环寿命的实验方法，其特征在于，包括：
S1、在第一预设条件下对目标电池进行充放电，并根据目标电池充放电数据得到目标电池SOC与电压之间的对应关系，记为SOC-OCV；
S2、获取预设的SOC区间集合中1个SOC子区间，并根据SOC子区间上限值、下限值和SOC-OCV得到目标电池SOC区间上限值、下限值对应的电压上限值、下限值，记为Vx和Vy；
S3、在第二预设条件下，根据Vx、Vy对目标电池进行n次充放电，记录n次充放电后目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值；
S4、对SOC区间集合中m个SOC子区间均进行步骤S2、S3操作，得到对应的m个目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值，记为Q1、Q2…Qm；
S5、获取Q1、Q2…Qn中最大值对应的SOC区间作为目标电池最优SOC区间。
2.根据权利要求1所述的提升电池使用循环寿命的实验方法，其特征在于，步骤S1，具体包括：
S11、待目标电池静置1小时后，将目标电池放在常温测试柜下以1C电流放电至电压为3.0V；
S12、待目标电池静置1小时后，将目标电池以1C电流恒流充至电压为4.2V，然后将目标电池在恒压下充电至电流为0.05C；
S13、待目标电池静置1小时后，将目标电池以1C电流放电至电压为3.0V；
S14、重复步骤S12至S13三次，得到目标电池SOC与电压之间的对应关系，记为SOC-OCV。
3.根据权利要求1所述的提升电池使用循环寿命的实验方法，其特征在于，步骤S2中，SOC子区间，具体包括：SOC区间上限值为0～100％，SOC区间下限值为0～100％，且SOC区间下限值小于SOC区间上限值。
4.根据权利要求1所述的提升电池使用循环寿命的实验方法，其特征在于，步骤S3，具体包括：
S31、将目标电池放在常温测试柜下以1C电流放电至电压为3.0V；
S32、在25℃下以1C电流对目标电池满充满放三次，取三次放电容量平均值作为目标电池初始容量；
S33、将目标电池以1C电流放电至电压为3.0V；
S34、待目标电池静置半小时后，以1C电流将目标电池恒电流充电至电压为Vx，然后将目标电池在恒压下充电至电流为0.05C；
S35、待目标电池静置半小时后，将目标电池放电至电压为Vy；
S36、重复步骤S34、S35预设次数后，记录目标电池电容量与目标电池初始电容量之间的比值。
5.根据权利要求1所述的提升电池使用循环寿命的实验方法，其特征在于，步骤S5中，在获取目标电池最优SOC区间后，还包括：
输出目标电池最优SOC区间对应的目标电池最优循环深度，目标电池最优深度＝最优SOC区间上限值-最优SOC区间下限值。
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