CN110614236B - 一种退役电池梯次利用的筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种退役电池梯次利用的筛选方法，其首先对退役电池包进行初步评估，筛选可梯次利用的退役电池包；接着将可梯次利用的退役电池包拆解成相应的单元模块；接着对多个单元模块进行性能测试，根据测试结果对退役电池包中多个单元模块进行分级；最后，对筛选后的退役电池包根据分级进行梯次利用。本发明提供的退役电池梯次利用的筛选分组方案，简单实用、操作简单，能够显著提高生产效率，降低梯次利用成本。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池，具体涉及电池梯次利用方案。
背景技术
近年来，中国国内新能源汽车的蓬勃发展，新能源车汽车销量快速提升。 据统计，2016年中国新能源汽车产量达51.7万辆，销售量达50.7万辆，2017 年全年新能源汽车产量77.6万辆，销售量达到77.9万辆，2018年中国新能源 汽车产量122.07万辆，同比增长50.46％。
随着中国新能源汽车产量和保有量的不断攀升，动力电池将逐渐进入退役 期，回收利用市场前景广阔。预计到2025年，中国动力电池梯次利用市场规 模将达到282亿元。当前我国动力电池梯次利用尚未形成规模化和规范化的应 用场景，商业模式、技术创新等方面还存在不少问题亟待解决。《生产者责任 延伸制度推行方案》中明确指出，要加强动力电池梯级利用和回收管理，建立 电动汽车动力电池回收体系。通过动力电池的梯级利用将车用退役后的动力电 池转移应用到对动力电池能量密度、功率密度要求逐级递减的其他领域，有利 于环境保护和资源节约，提高电池全生命周期的使用价值，降低电池的使用成本。
电池单体之间本身存在一定差异，而且在电动汽车上位置多个不相同，使 用过程中温度、连接阻抗、震荡程度等因素均不同，因此退役电池在容量、内 阻等特性参数的衰退上具有一定的不一致性。
当前，对于退役电池的筛选分组方法普遍较为复杂，周期较长，成本较高。 由此可见，提供一种简单实用、操作简单、易于实现的筛选分组方案，来显著 提高生产效率，降低梯次利用成本，这是本领域亟需解决的问题。
发明内容
针对现有退役动力电池进行筛选阶梯利用时所存在的问题，本发明的目的 在于提供一种退役电池梯次利用的筛选方法，以实现对退役电池进行快速筛选， 以进行阶梯利用。
为了达到上述目的，本发明提供的退役电池梯次利用的筛选方法，包括：
对退役电池包进行初步评估，筛选可梯次利用的退役电池包；
将可梯次利用的退役电池包拆解成相应的单元模块；
对多个单元模块进行性能测试，根据测试结果对退役电池包中多个单元模 块进行分级；
对筛选后的退役电池包根据分级进行梯次利用。
进一步的，对退役电池包进行初步评估时包括：基于电池的历史数据，对 电池包的健康状态参数SOH进行初步判断。
进一步的，对退役电池包进行初步评估时包括：对电池包进行外观检测和 绝缘检测。
进一步的，对退役电池包进行初步评估时包括：对电池包进行预设次数充 放电，通过BMS采集的数据，对比电池包中的多个模组放电末期电压，对放 电末期电压明显低于多个模组平均电压的模组进行标注。
进一步的，对退役电池包进行初步评估时包括：打开箱盖，检查箱内结构 及组件。
进一步的，对退役电池包进行初步评估时包括：对退役电池包中多个模组 进行外观检测。
进一步的，对退役电池包进行初步评估时包括：对退役电池包中多个模组 进行绝缘检测。
进一步的，对多个单元模块进行性能测试时，以预设电流对拆解后的电池 模块进行预设次数充放电，采集电池模块的的容量数据和内阻数据。
进一步的，根据性能测试结果对退役电池包进行分级时，根据电池的容量、 内阻和容量保持率进行分级。
进一步的，对退役电池包进行分级时，包括：
根据采集的数据计算多个单元模块内阻，剔除内阻明显偏离平均值的单元 模块；
根据采集的多个单元模块数据计算容量保持率，并根据容量保持率对单元 模块进行容量筛分，同时剔除容量系数较低的单元模块。
本发明提供的退役电池梯次利用的筛选分组方案，简单实用、操作简单， 能够显著提高生产效率，降低梯次利用成本。
再者，本方案还通过对退役电池筛选剔除衰退严重的电池，有效提高了梯 次利用电池成组的一致性，保证了电池的性能满足梯次利用的要求。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明实例中退役电池梯次利用的筛选的基本流程图；
图2为本发明实例中多个模块放电末期电压。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
针对退役电池包进行梯次利用所面临的问题，本实例方案通过对退役电池 包进行从外到里的外观结构和性能检测以完成初步的筛选；再对筛出的退役电 池包的内部模块进行性能检测；接着根据检测结果对可梯次利用的退役电池包 进行分级，最后再基于所构建的分级对退役电池包进行梯次利用。
由此能够快速，准确的筛选剔除退役电池中衰退严重的电池，基于退役电 池包内部模块的性能检测结果对退役电池包进行分级，提高了梯次利用电池成 组的一致性，保证了电池的性能满足梯次利用的要求。
参见图1，其所示为本实例基于上述原理对退役电池梯次利用筛选的基本 流程。
由图可知，整个筛选流程主要包括如下四个步骤：
(1)对退役电池包进行初步评估，筛选出可梯次利用的退役电池包。
(2)将可梯次利用的退役电池包拆解成相应的单元模块。
(3)对多个单元模块进行性能测试，根据测试结果对退役电池包中多个 单元模块进行分级。
(4)筛选后的退役电池包中多个单元模块根据分级进行梯次利用。
本文所述的“多个”为至少2个。
据此，本实例给出一个基于该基本方案实现退役电池梯次利用的筛选分组 的完整实施过程。
本退役电池梯次利用的筛选分组的整体实施过程如下：
S1.基于电池的历史数据，对电池包的健康状态参数SOH进行初步判断。
本步骤中涉及到的电池的历史数据包括电池的出厂数据、使用频次、倍率、 SOC限值和SOH状态。
对于SOH明显偏低的电池包，则判断该电池包不适合梯次利用，直接剔 除。
S2.对电池包进行外观检测和绝缘检测，检测箱体外观是否良好，有无受 撞击或腐蚀痕迹，绝缘是否正常。
对于外观检测和绝缘检测不良的电池包，则判断该电池包不适合梯次利用， 直接剔除。
S3.对电池包进行预设次数充放电，通过BMS采集的数据，对比电池包 中多个模组放电末期电压，对放电末期电压明显低于多个模组平均电压的模组 进行标注。
S4.打开电池包箱盖，检查箱内结构和组件，包括：检查箱内有无灰尘、 进水等泄露痕迹，检查箱内多个电器件及线束等有无损坏或老化痕迹。
S5.对电池包内多个模组进行外观检测，查看电芯有无出现胀气、鼓包等 外观不良状况。
若电池包的电芯或模组出现上述外观不良状况，则判断该电池包不适合梯 次利用，直接剔除。
S6.对多个模组进行绝缘检测，查看多个模组有无绝缘不良；
若电池包的模组出现绝缘不良情况，则判断该电池包不适合梯次利用，直 接剔除。
S7.将电池包内多个模组拆解成易于梯次利用的最小单元模块，并直接剔 除在步骤S3中标注的模组；
S8.对多个单元模块进行性能测试时，以预设电流对拆解后的电池单元模 块进行预设次数充放电，采集电池单元模块的的容量数据和内阻数据。
S9.根据采集的数据计算多个电池单元模块内阻，剔除内阻明显偏离平均 值的电池单元模块。
S10.根据采集的电池模块数据计算容量保持率，并根据容量保持率对电池 单元模块进行容量筛分，同时剔除容量系数较低的单元模块。
S11.对筛分后的电池单元模块进行梯次筛选分级；
这里根据电池的容量、内阻和容量保持率对电池单元模块进行分级，不 同的容量、内阻和容量保持率范围定为不同的级别。
S12.将筛分后重新分级分组的电池单元模块按性能进行梯次利用。
作为举例，这里梯次利用的应用场景可以依次为：新能源低速电动车、电 动叉车、储能等相关方向。
针对上述的退役电池梯次利用的筛选分组的整体实施过程，以下通过一应 用实例进一步说明本方案。
本实例针对电动车辆中退役的三元电池，对其进行梯次利用的筛选分组， 整个筛选分组过程如下：
S1.取得电池的历史数据，该历史数据包括电池的出厂数据、使用频次、 倍率、SOC限值和SOH状态等，对电池包的健康状态参数SOH进行初步判断， 对于SOH明显偏低的电池包剔除其梯次利用可能性；其中电池的出厂数据可 以通过国家追溯平台获得，电池包的健康状态可以通过电动车的行驶数据等方 面获得。
S2.对电池包进行外观检测和绝缘检测，检测箱体外观是否良好，有无受 撞击或腐蚀痕迹，绝缘是否正常，外观识别需在良好的光线条件下进行，绝缘 检测需用万用表在相应电压下测试绝缘阻值，对于外观检测和绝缘检测不良的 电池包剔除其梯次利用可能性。
S3.对电池包进行预设次数充放电，通过BMS采集多个模块的过程电压数 据，对比多个模组放电末期电压，对放电末期电压明显低于多个模组平均电压 的模组进行标注，以便后期剔除。作为举例，如图2所示，其所示4号模组放 电末期电压明显低于其他模组，则对该4号模组进行标注。
作为举例，本步骤对电池包进行充放电的步骤如下：
(S31)：1/3恒流放电至93V，搁置30min；
(S32)：1/3恒流恒压充电至128.65V，截止电流0.02C，搁置30min；
(S33)：重复步骤(S31)和步骤(S32)3次；
(S34)：1/3恒流放电至114.7V，搁置30min；
(S35)：停止。
S4.打开箱盖，查看箱内有无灰尘、进水等泄露痕迹，检查多个电器件及 线束等有无损坏或老化痕迹，如若出现上述情况，视情节轻重剔除部分损坏严 重部件后继续进行检测和拆解或直接整包报废进入回收流程。
S5.对多个模组进行外观检测，查看电芯有无出现胀气、鼓包等外观不良 状况，外观识别需在良好的光线条件下进行，外观不良的电池直接进入回收流 程，外观状态良好的电池进入下一步骤分析。
S6.对多个模组进行绝缘检测，查看多个模组有无绝缘不良，绝缘不良的 电池直接进入回收流程，绝缘良好的电池进入下一步骤分析。
S7.将电池包内多个模组拆解成易于梯次利用的最小单元模块，同时剔除 在步骤S3中标注的模组；
S8.以预设电流对拆解后的电池模块进行预设次数充放电，采集电池模块 的容量数据和内阻数据；
S9.根据采集的数据计算多个电池模块内阻，剔除内阻明显偏离平均值的 电池模块；
S10.根据采集的电池模块数据计算容量保持率，并根据容量保持率对电池 模块进行容量筛分，同时剔除容量系数较低的模块；
S11.对筛分后的电池模块进行梯次筛选分级，其分组方法如下：
根据充放电所得池的容量、内阻和容量保持率数据，容量按照2Ah作为一 个分选等级，内阻按照1mΩ作为一个分选等级，保持率按照2％作为一个分选 等级。
S12.将筛分后重新分组的电池模块按性能进行梯次利用。
由上实例可知，整个退役电池梯次利用的筛选分组过程简单，快速，能够 显著提高生产效率，降低梯次利用成本，从而可克服现有方法操作繁琐，周期 较长，导致梯次利用成本较高的问题。
再者，本筛选分组过程还将电池包内多个模组拆解成易于梯次利用的最小 单元模块，并对拆解的最小单元模块分别进行性能检测和筛选，并基于性能检 测数据进一步进行分级，这样不仅可以保证了电池的性能满足梯次利用的要求， 提高了梯次利用电池成组的一致性，并且大大降低了分析成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有多个种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.退役电池梯次利用的筛选方法，特征在于，依次包括如下步骤：
首先，对退役电池包进行初步评估，筛选可梯次利用的退役电池包；该步骤中对电池包进行预设次数充放电，通过BMS采集多个模块的过程电压数据，对比多个模组放电末期电压，对放电末期电压明显低于多个模组平均电压的模组进行标注，以便后期剔除；同时在对电池包进行充放电的步骤如下：
(S1)：1/3恒流放电至93V，搁置30min；
(S2)：1/3恒流恒压充电至128.65V，截止电流0.02C，搁置30min；
(S3)：重复步骤(S1)和步骤(S2)3次；
(S4)：1/3恒流放电至114.7V，搁置30min；
(S5)：停止；
接着，将可梯次利用的退役电池包内多个模组拆解成易于梯次利用的最小单元模块；
接着，对多个最小单元模块进行性能测试，以预设电流对拆解后的最小单元模块进行预设次数充放电，采集电池单元模块的的容量数据和内阻数据，根据采集的数据计算多个最小单元模块内阻，剔除内阻明显偏离平均值的最小单元模块，根据采集的电池模块数据计算容量保持率，并根据容量保持率对最小单元模块进行容量筛分，同时剔除容量系数较低的最小单元模块；根据测试结果对退役电池包中多个最小单元模块进行分级；
最后，对筛选后的退役电池包中的最小单元模块根据分级进行梯次利用。
2.根据权利要求1所述的退役电池梯次利用的筛选方法，特征在于，对退役电池包进行初步评估时包括：基于电池的历史数据，对电池包的健康状态参数SOH进行初步判断。
3.根据权利要求1所述的退役电池梯次利用的筛选方法，特征在于，对退役电池包进行初步评估时包括：对电池包进行外观检测和绝缘检测。
4.根据权利要求1所述的退役电池梯次利用的筛选方法，特征在于，对退役电池包进行初步评估时包括：打开箱盖，检查箱内结构及组件。
5.根据权利要求1所述的退役电池梯次利用的筛选方法，特征在于，对退役电池包进行初步评估时包括：对退役电池包中多个模组进行外观检测。
6.根据权利要求1所述的退役电池梯次利用的筛选方法，特征在于，对退役电池包进行初步评估时包括：对退役电池包中多个模组进行绝缘检测。
7.根据权利要求1所述的退役电池梯次利用的筛选方法，特征在于，根据性能测试结果对退役电池包进行分级时，根据电池的容量、内阻和容量保持率进行分级。
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