CN110350261B - 锂离子电池配组方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池配组方法，包括如下步骤：(1)将n个单体电池充满电，然后分为N批；(2)将(1)中的N批单体电池分别进行串联放电，放电至放电末端，并记录各个单体电池放电后的电压V；(3)将(2)中的N批单体电池分别进行串联补充电，或者单独放电完全后再串联补充电；(4)根据(2)测得的电压V，将各批单体电池进行配组，得N个电池组；(5)将所得N个电池组相连接。本发明利用串联充放电的方法进行一致性筛选，使得每次串联放电电压是同一个基准上进行比较，具有简单、快捷和有效的特点。该方法还可根据电池组应用时一致性需求的不同调整生产工艺，使得电池一致性更高；配组时参数简单便于操作掌握。

Description

锂离子电池配组方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及锂离子电池配组方法。
背景技术
近年来大型锂离子电池在储能、电动大巴等领域广泛使用，电池能量少则上百kWH，多则几千上万kWH，要求的电池串联并联数量越来越多。电池的一致性也成为最重要的问题。因为每个电芯参数具有差异，其工作状态都会存在差异，如果不加以控制，会对电池有损害并且造成安全性的问题；但控制的话，容量又不能全部发挥出来。
传统的配组方法需要根据电池容量、内阻、电压降等参数去进行匹配，有时甚至需要对配组后的电池包进行容量测试后进行第二次匹配，操作复杂，而且效果具有局限性，比如：测量误差。国内当前的测量误差在1％左右，这种误差完全不能满足市场对动力电池的需求。
传统的配组方法标准难于把控，标准严格则电池利用率低，降低标准则电池一致性差，影响电池使用时的整体容量，对电池寿命和安全性也有不利影响。采用传统方法配组时要考虑的参数多，并且需要根据实际工作条件确定主要参数，不利于企业生产实际操作。另外，一般的串联放电配组方法受充放电设备的电压限制也不能较好的运用在大型电池组配组上。目前，市场上急需一种提高电池一致性的简单、快捷和有效的配组方法。
发明内容
本发明提供了一种锂离子电池配组方法，能够解决上述现有技术问题中的一种或几种。
根据本发明的一个方面，提供了锂离子电池配组方法，包括以下步骤：
(1)将n个单体电池充满电，然后分为N批；
(2)将(1)中的N批单体电池分别进行串联放电，放电至放电末端，并记录各个单体电池放电后的电压V；
(3)将(2)中的N批单体电池分别进行串联补充电；
(4)根据步骤(2)测得单体电池的电压V，分别将各批中的单体电池进行配组，得N个电池组；
(5)将所得N个电池组相连接。
由此，先将单体电池充满电，再串联放电，当放电至放电末端固定电容时结束放电，从而每次串联放电电压都是在同一个基准上进行比较，所得电池充电末端一致，并且所得单体电池的一致性高，各次串联放电的电池可以用于一个电池组内，适合大型电池组的配组。应用这种方法进行锂离子电池配组，只需要测量一个电压值就可以进行电池的匹配，简化电池配组流程。
在一些实施方式中，在步骤(1)之前还需要对单体电池进行初步筛选。由此，可以保证进行配组的单体电池的品质，确保电池的一致性。
在一些实施方式中，锂离子电池配组中n个单体电池的规格相同。由此，单体电池间的差异较小，方便配组。
在一些实施方式中，在步骤(3)之前还包括如下步骤：将步骤(2)所得的各批中串联放电至放电末端的单体电池分别单独放电至终止电压。由此，所得单体电池放电末端一致，可以满足不同的需求。
在一些实施方式中，步骤(3)串联补充电的电量可浮动。由此，可以根据需求进行调整，一般情况下串联补充电电量为50％SOC。
在一些实施方式中，步骤(4)中配组的方法如下：剔除各批中电压离散的单体电池，并将各批剩余单体电池进行串联或/和并联。由此，剔除电压离散的单体电池，保证剩余单体电池的电压以及电容差异不大，电池的一致性增强。通过并联可以将单体电池的电压差降低，从而进一步提高电池一致性。
在一些实施方式中，同一批单体电池中，将一个单体电池与p个单体电池进行并联，得一个并联单元；各批中可有M个并联单元。由此，通过并联的方式组成并联单元，从而降低电池之间电压值的差异，进一步提高电池一致性。
在一些实施方式中，p≥1。即可以将一个单体电池与一个或多个单体电池相并联，得到二并单元，或者得到三并单元、四并单元等多并单元。
可以在同一批单体电池中，将一个电压V高于平均值的单体电池与一个电压V低于平均值的单体电池进行并联，得到二并单元。也可以将一个或多个电压V高于平均值的单体电池与一个或多个电压V低于平均值的单体电池进行并联，得到多并单元。
可以在单体电池中选出电压V相差最大的两个进行并联，并继续在剩余单体电池中选出电压V相差最大的两个进行并联，如此经过多个重复，就可得到多个电压值相近的二并单元，并且所剩余的单体电池的电压与所有单体电压的平均值差异不大，并且与并联单元的电压差值也不大。
在一些实施方式中，M为自然数。当同一批单体电池的电压V相差不大，满足生产加工过程中对电池一致性的要求时，可以将该批单体电池全部进行串联，此时M＝0。当同一批单体电池中存在部分单体电池的电压V偏差较大时，可以通过并联的方式将该部分单体电池与其余单体电池的差异降低，从而提高电池的一致性，此时M≥1。
在一些实施方式中，N≥1，即可以进行一批或多批配组。各批次配组得到的单体电池的一致性较高，可以进行连接组合。一般用于进行串并联放电的设备都有电压限制，如果串联电池数量较多，会超出设备的电压量程。大型电池组中需要的电池数量较多，可能超出设备的量程。由此，可以根据需求以及设备的电压限制分批进行充放电，再将各批电池进行组装。
附图说明
图1为本发明一实施方式的锂离子电池配组方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的锂离子电池配组方法的步骤流程。
本实施例配置放电末端电压极差≤250mV的锂离子电池组，充放电设备的电压限制为500V。具体配置方法如下：
(1)初步筛选
挑选同一规格、品质合格的单体电池256个，随机分为两批，每批128个电池，并编号。
(2)将两批单体电池充满电。
(3)分别将两批电池进行串联放电，放电容量103Ah，即放电至放电末端，记录各个单体电池放电后的电压V，如表1所示。
(4)数据处理
剔除两批电池中电压离散的电池，并将两批电池按照电压由低到高排序，如表2所示。其中，V61、V30、V41、V98、V1′、V8′和V9′由于离散型较差，被剔除。
(5)将两批电池中的各个单体电池单独放电至终止电压。
(6)分别将两批电池串联补充电至50％SOC。
(7)根据各个单体电池放电后的电压V进行配组，配组方法如下：
(a)分别将两批单体电池按照电压V由低到高进行排序，如表2所示。
(b)第1批单体电池中，将电压相差最大的两个单体电池并联得到并联单元，即V88和V37串联放电末端电压低和电压高搭配可组成实际应用中一个二并单元；在剩余的单体单体中选出电压相差最大的两单体电池并联得到第二个并联单元，即V73和V34可组成实际应用中一个二并单元。以此规律进行搭配第1批串联放电单元可组成62个二并单元。第2批单体电池按照第1批的方式进行配组，也可组成62个二并单元，如表3所示。
本实施例所得锂离子电池配组方法如表4所示。其中，单体电池两两并联，120个二并单元串联，多余的电池单元121，122，123，124，以及第2批中的V14′和剔除的电压离散电池充满电后可以参加下一次的串联放电继续利用。
另外，在其他实施例中也可以将三个以上的单体电池并联，形成不同的配组方式。以第1批电池为例，配组方法如下：
(a)将第1批单体电池按照电压V由低到高进行排序，并将单体电池分为低压区、中压区和高压区三个分区，如表5所示。
(b)第1批单体电池中，将低压区中电压V最低的单体电池V88、高压区中电压V最高的单体电池V37以及中压区中的任一个单体电池(此处选择V76)进行并联，得到一个三并单元(V88、V37、V76)。在剩余的单体电池中依次按照此规则，将低压区中电压V最低的单体电池V73、高压区中电压V最高的单体电池V34以及中压区中的任一个单体电池(此处选择V68)进行并联，得到第二个三并单元(V73、V34、V49)。在剩余的单体电池中依次按照此规则进行配组，得到42个三并单元和一个单体电池，如表6所示。
此外，还可以将表3中所示并联序号为61和62的并联单元进行调整，其余二并单元不变。将第1批中V16、V52、V49进行并联，并将V70剔除，得到一个三并单元，即第一批单体电池经配组得到60个二并单元与一个三并单元。
又例如，还可以将第1批中V16、V52、V49与V70进行并联，其余单体电池按照表3进行二并单元组合，得到一个四并单元和60个二并单元。
此外，还可以仅对部分单体电池进行并联组合。例如，在第一种实施方式中将第2批中的V84′和V75′也剔除，而V69′和V62′均不进行并联组合，其余的单体单元按照表3所示进行二并单元连接，从而第2批单体电池得到60个并联单元和3个单体电池。从表4可知，V69′和V62′与第2批中的其余60个二并单元的电压差异较小。将V14′也剔除，第2批单体电池经过配组得到60个二并单元和3个单体电池，可以保证所得电池组间一致性高。
表1单体电池的电压V
Figure BDA0002141253970000051
Figure BDA0002141253970000061
Figure BDA0002141253970000071
表2根据电压V高低排序
Figure BDA0002141253970000072
Figure BDA0002141253970000081
Figure BDA0002141253970000091
Figure BDA0002141253970000101
表3二并单元
Figure BDA0002141253970000102
Figure BDA0002141253970000111
Figure BDA0002141253970000121
表4锂离子电池配组方案(一)
Figure BDA0002141253970000131
Figure BDA0002141253970000141
Figure BDA0002141253970000151
Figure BDA0002141253970000161
Figure BDA0002141253970000171
表5第1批单体电池排序及分区情况
Figure BDA0002141253970000172
Figure BDA0002141253970000181
Figure BDA0002141253970000191
表6三并单元配组方案
Figure BDA0002141253970000192
Figure BDA0002141253970000201
按照上述锂离子电池配组方案，仅需参考一个参数，即串联放电后的电压值，所得的单体电池的一致性高，电池之间的电压极差小于250mV；配组方法简单，仅需测量一个参数，便于操作。如若要求充电末端一致，则可以省略步骤(5)，其余步骤与上述实施方式相同。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。

Claims (4)

1.锂离子电池配组方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将n个单体电池充满电，然后分为N批；
（2）将步骤（1）中的N批单体电池分别进行串联放电，放电至放电末端，并记录各个单体电池放电后的电压V；
当放电至放电末端固定电容时结束放电，从而每次串联放电电压都是在同一个基准上进行比较；
（3）经过步骤（2）放电的各电池单体充电末端一致，直接将各批单体电池分别串联补充电；
或先将电池单体单独放电至终止电压，再分别进行串联补充电；
（4）根据步骤（2）测得的单体电池的电压V，分别将各批中的单体电池进行配组，得N个电池组；
（5）将所得N个电池组相连接；
步骤（4）所述配组的方法如下：
剔除各批中电压离散的单体电池，并将各批剩余单体电池进行串联或/和并联；
同一批单体电池中，将一个单体电池与p个单体电池进行并联，得一个并联单元；各批中有M个并联单元；
将一个电压V高于平均值的单体电池与一个电压V低于平均值的单体电池进行并联，得到二并单元；将一个或多个电压V高于平均值的单体电池与一个或多个电压V低于平均值的单体电池进行并联，得到多并单元；
p≥1，M为自然数；
N≥1。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池配组方法，其特征在于，在步骤（1）之前还需要对单体电池进行初步筛选。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池配组方法，其特征在于，所述n个单体电池规格相同。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池配组方法，其特征在于，在步骤（3）之前还包括以下步骤：
将步骤（2）所得的各批中的单体电池分别单独放电至终止电压。
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