CN109216788A - 一种锂离子电池的配组方法及其电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池的配组方法及其电池组，其中通过在高温环境下存储，加速电池的陈化，放大电池在存储期间的容量下降幅度，从而将容量相近，同时衰减程度低的电池配为一组。本发明提供的配组方法不仅能够获得单体电池容量相近的电池组，同时电池组的每个单体电池的衰减也趋于一致，提高了电池组运行的稳定性。

Description

一种锂离子电池的配组方法及其电池组
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池的配组方法及其电池组。
背景技术
随着锂离子电池的快速发展，锂离子电池作为动力、储能电源亦开始得到大量应用。电池组的价格高，价值大，对电池可靠性和一致性也提出了更高的要求。电池组中任意单体电池的功能性失效，均会导致整个电池组的功能性失效，甚至会引发电池的安全性失控等问题。为保证电池组中各单体电池的一致性，需要对电池进行筛选、分组，以确保电池组中各单体电池的一致性。
发明内容
本发明提供一种锂离子电池的配组方法，其中通过在高温环境下存储，加速电池的陈化，放大电池在存储期间的容量下降幅度，从而将容量相近，同时衰减程度低的电池配为一组。本发明提供的配组方法不仅能够获得单体电池容量相近的电池组，同时电池组的每个单体电池的衰减也趋于一致，提高了电池组运行的稳定性。
具体的方案如下：
一种锂离子电池的配组方法，其步骤包括：
1)、将锂离子电池充电至截止电压，截止电压为4.2-4.4V，测量锂离子电池容量，并按照容量大小排序；
2)、将容量差在10％以内的锂离子电池配组；
3)、在温度为40-70℃的环境下，放置10-20小时，测量锂离子电池容量，将容量下降值在10％以内的锂离子电池再次配组。
进一步的，所述步骤1的截止电压为4.2-4.3V
进一步的，所述步骤2的容量差在5％以内；所述步骤3的容量下降值在5％以内。
进一步的，所述截止电压为4.25V；
进一步的，步骤3中放置15小时。
进一步的，其中步骤1中的温度为50-60℃。
一种锂离子电池组，其根据权利要求1中所述的配组方法得到同组电池所组成，所述电池组还包括控制器，以及检测器，所述电池检测器检测电池温度和电压，所述控制器制定不同的运行模式，并根据电池检测器反馈的电池信息为单体电池选择相应的运行模式；所述运行模式包括完整运行模式和智能运行模式；在所述完整运行模式中，所述单体电池在完全放电截至电压和完全充电截至电压之间进行充放电循环；当电池检测器检测到单体电池的温度大于电池组平均电池温度的105-110％时，所述控制器指定该单体电池运行智能运行模式；在所述智能运行模式中，所述单体电池在智能充电截至电压和智能放电截至电压之间充放电循环，所述智能充电截至电压，以及所述智能放电截止电压满足以下数学式：
智能充电截至电压(V)＝完全充电截至电压-k*(单体电池充电电压变化率/电池组平均电池充电电压变化率)
智能放电截至电压(V)＝完全放电截至电压+b*(单体电池放电电压变化率/电池组平均电池放电电压变化率)
k＝t*(单体电池温度(℃)/电池组平均电池温度-1)
b＝s*(单体电池温度(℃)/电池组平均电池温度-1)
所述t为0.6-0.8；所述s为0.1-0.3。
本发明具有如下有益效果：
1、通过在高温环境下存储，加速电池的陈化，放大电池在存储期间的容量下降幅度，从而将容量相近，同时衰减程度低的电池配为一组；
2、通过特定的运行管理***，对电池的循环电压区间进行控制，延缓电池的老化；
3、电池的运行管理***，当电池充电/放电时的电压变化率较高时，降低/提高截至电压，从而防止电池的过充/放电，减缓电池的老化；
4、由于电池在高电位下和低电位下的老化程度不同，因此基于电池的温度以及电压变化率，设置不同的调整因此，计算得到充电/放电截止电压的合理数值范围。
具体实施方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
实施例1
电池组，所述电池组包括50个单体锂离子电池，所述电池组通过以下方式配组形成：
1)、将锂离子电池充电至截止电压，截止电压为4.2V，测量锂离子电池容量，并按照容量大小排序；
2)、将容量差在10％以内的锂离子电池配组；
3)、在温度为40℃的环境下，放置20小时，测量锂离子电池容量，将容量下降值在10％以内的锂离子电池再次配组，选择同一组的50个电池，组成所述电池组；
所述电池组还包括控制器，以及电池检测器，所述电池检测器检测的电池信息包括电池的电压和温度，所述控制器制定不同的运行模式，所述运行模式包括完整运行模式和智能运行模式；在所述完整运行模式中，所述单体电池在2.7-4.2V之间进行充放电循环；当电池检测器检测到单体电池的温度大于电池组平均电池温度的105％时，所述控制器指定该单体电池运行智能运行模式；在所述智能运行模式中，所述单体电池在智能充电截至电压和智能放电截至电压之间充放电循环，所述智能充电截至电压，以及所述智能放电截止电压满足以下数学式：
智能充电截至电压＝4.2-k*(单体电池充电电压变化率/电池组平均电池充电电压变化率)
智能放电截至电压＝2.7+b*(单体电池放电电压变化率/电池组平均电池放电电压变化率)
k＝0.6*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
b＝0.1*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
实施例2
电池组，所述电池组包括50个单体锂离子电池，所述电池组通过以下方式配组形成：
1)、将锂离子电池充电至截止电压，截止电压为4.4V，测量锂离子电池容量，并按照容量大小排序；
2)、将容量差在10％以内的锂离子电池配组；
3)、在温度为70℃的环境下，放置10小时，测量锂离子电池容量，将容量下降值在10％以内的锂离子电池再次配组，选择同一组的50个电池，组成所述电池组；
所述电池组还包括控制器，以及电池检测器，所述电池检测器检测的电池信息包括电池的电压和温度，所述控制器制定不同的运行模式，所述运行模式包括完整运行模式和智能运行模式；在所述完整运行模式中，所述单体电池在2.7-4.2V之间进行充放电循环；当电池检测器检测到单体电池的温度大于电池组平均电池温度的110％时，所述控制器指定该单体电池运行智能运行模式；在所述智能运行模式中，所述单体电池在智能充电截至电压和智能放电截至电压之间充放电循环，所述智能充电截至电压，以及所述智能放电截止电压满足以下数学式：
智能充电截至电压＝4.2-k*(单体电池充电电压变化率/电池组平均电池充电电压变化率)
智能放电截至电压＝2.7+b*(单体电池放电电压变化率/电池组平均电池放电电压变化率)
k＝0.7*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
b＝0.2*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
实施例3
电池组，所述电池组包括50个单体锂离子电池，所述电池组通过以下方式配组形成：
1)、将锂离子电池充电至截止电压，截止电压为4.25V，测量锂离子电池容量，并按照容量大小排序；
2)、将容量差在5％以内的锂离子电池配组；
3)、在温度为60℃的环境下，放置15小时，测量锂离子电池容量，将容量下降值在5％以内的锂离子电池再次配组，选择同一组的50个电池，组成所述电池组；
所述电池组还包括控制器，以及电池检测器，所述电池检测器检测的电池信息包括电池的电压和温度，所述控制器制定不同的运行模式，所述运行模式包括完整运行模式和智能运行模式；在所述完整运行模式中，所述单体电池在2.7-4.2V之间进行充放电循环；当电池检测器检测到单体电池的温度大于电池组平均电池温度的110％时，所述控制器指定该单体电池运行智能运行模式；在所述智能运行模式中，所述单体电池在智能充电截至电压和智能放电截至电压之间充放电循环，所述智能充电截至电压，以及所述智能放电截止电压满足以下数学式：
智能充电截至电压＝4.2-k*(单体电池充电电压变化率/电池组平均电池充电电压变化率)
智能放电截至电压＝2.7+b*(单体电池放电电压变化率/电池组平均电池放电电压变化率)
k＝0.8*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
b＝0.3*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
实施例4
电池组，所述电池组包括50个单体锂离子电池，所述电池组通过以下方式配组形成：
1)、将锂离子电池充电至截止电压，截止电压为4.3V，测量锂离子电池容量，并按照容量大小排序；
2)、将容量差在5％以内的锂离子电池配组；
3)、在温度为70℃的环境下，放置10小时，测量锂离子电池容量，将容量下降值在5％以内的锂离子电池再次配组，选择同一组的50个电池，组成所述电池组；
所述电池组还包括控制器，以及电池检测器，所述电池检测器检测的电池信息包括电池的电压和温度，所述控制器制定不同的运行模式，所述运行模式包括完整运行模式和智能运行模式；在所述完整运行模式中，所述单体电池在2.7-4.2V之间进行充放电循环；当电池检测器检测到单体电池的温度大于电池组平均电池温度的105％时，所述控制器指定该单体电池运行智能运行模式；在所述智能运行模式中，所述单体电池在智能充电截至电压和智能放电截至电压之间充放电循环，所述智能充电截至电压，以及所述智能放电截止电压满足以下数学式：
智能充电截至电压＝4.2-k*(单体电池充电电压变化率/电池组平均电池充电电压变化率)
智能放电截至电压＝2.7+b*(单体电池放电电压变化率/电池组平均电池放电电压变化率)
k＝0.6*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
b＝0.3*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
实施例5
电池组，所述电池组包括50个单体锂离子电池，所述电池组通过以下方式配组形成：
1)、将锂离子电池充电至截止电压，截止电压为4.2V，测量锂离子电池容量，并按照容量大小排序；
2)、将容量差在8％以内的锂离子电池配组；
3)、在温度为50℃的环境下，放置10小时，测量锂离子电池容量，将容量下降值在8％以内的锂离子电池再次配组，选择同一组的50个电池，组成所述电池组；
所述电池组还包括控制器，以及电池检测器，所述电池检测器检测的电池信息包括电池的电压和温度，所述控制器制定不同的运行模式，所述运行模式包括完整运行模式和智能运行模式；在所述完整运行模式中，所述单体电池在2.7-4.2V之间进行充放电循环；当电池检测器检测到单体电池的温度大于电池组平均电池温度的105％时，所述控制器指定该单体电池运行智能运行模式；在所述智能运行模式中，所述单体电池在智能充电截至电压和智能放电截至电压之间充放电循环，所述智能充电截至电压，以及所述智能放电截止电压满足以下数学式：
智能充电截至电压＝4.2-k*(单体电池充电电压变化率/电池组平均电池充电电压变化率)
智能放电截至电压＝2.7+b*(单体电池放电电压变化率/电池组平均电池放电电压变化率)
k＝0.8*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
b＝0.1*(单体电池温度/电池组平均电池温度-1)
比较例1
包括50个单体电池的电池组的***，所述电池组通过以下方式配组形成：
1)、将锂离子电池充电至截止电压，截止电压为4.2V，测量锂离子电池容量，并按照容量大小排序；
2)、将容量差在8％以内的锂离子电池配组。
测试与结果
将实施例1-5，比较例1的***分别以1C的电流进行充放电循环，，记录***的使用寿命。可见，采用本发明实施例的电池组，获得了更高的寿命。
表1
循环次数
实施例1 734
实施例2 763
实施例3 770
实施例4 745
实施例5 767
比较例1 403
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种锂离子电池的配组方法，其步骤包括：
1)、将锂离子电池充电至截止电压，截止电压为4.2-4.4V，测量锂离子电池容量，并按照容量大小排序；
2)、将容量差在10％以内的锂离子电池配组；
3)、在温度为40-70℃的环境下，放置10-20小时，测量锂离子电池容量，将容量下降值在10％以内的锂离子电池再次配组。
2.如权利要求1所述的方法，所述步骤1的截止电压为4.2-4.3V。
3.如权利要求1所述的方法，所述步骤2的容量差在5％以内；所述步骤3的容量下降值在5％以内。
4.如权利要求1所述的方法，所述截止电压为4.25V。
5.如权利要求1所述的方法，步骤3中放置15小时。
6.如权利要求1所述的方法，其中步骤1中的温度为50-60℃。
7.一种锂离子电池组，其根据权利要求1中所述的配组方法得到同组电池所组成。
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