CN111239625A - 一种自放电筛选的soc范围选择方法、存储介质、设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自放电筛选的SOC范围选择方法，包括如下步骤：测试并绘制锂离子电池的OCV‑SOC曲线；根据步骤S1获得的OCV‑SOC曲线，计算每一个SOC点位对应的曲线斜率，绘制dOCV/dSOC‑SOC曲线；选择OCV‑SOC线性相关区域，即dOCV/dSOC‑SOC曲线中平台区间，作为自放电筛选的SOC优选范围。本发明提出一种自放电筛选的SOC范围选择方法，通过研究电池电压特性数据，建立电池SOC与电压的相关关系曲线，分析在不同SOC状态下的斜率dOCV/dSOC特征，兼顾自放电筛选有效性和老化存储安全性，最终确定量产实施的老化SOC范围。

Description

一种自放电筛选的SOC范围选择方法、存储介质、设备
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，尤其是涉及一种自放电筛选的SOC范围选择方法、存储介质、设备。
背景技术
锂离子软包电池具有安全性能好、重量轻、容量高、能量密度大、内阻小、设计灵活等优点。随着新能源汽车的爆发式发展，以及新能汽车对动力电池能量密度的需求和政策驱动，软包动力电池凭借自身高能量密度和高安全性优势，迅速发展并应用于新能源汽车领域，软包动力电池市场占有率持续升高。
锂离子软包动力电池包，是由多个单体电池经过多串并联组合起来的，在动力电池包充放电使用过程，单体电池需要保持较好的电压一致性。当个别单体电池出现自放电严重导致电压降低过快时，就会出现电池包串压差不良报警，导致电池包故障，严重情况还可能会导致电池包出现局部单体电池过充过放引发的电池包着火等安全事故。因此，针对电池包对内部单体电池的一致性具有较高的需求，单体电池老化过程自放电严重的情况及时有效的筛选，对于电池包的一致性及安全性有着重大的意义。
通常的，锂离子电池生产过程中自放电挑选方法是，将电池进行充放电至一定的SOC范围，测试第一次电压，再将电池放置于库房进行老化，老化一定时间后，再进行第二次电压测试，两次测试电压计算差值，并按照一定的标准进行判定，识别并筛选自放电严重的电池。不同锂离子电池工厂选择的电压范围，也各有差异。电池在不同的SOC范围下，老化过程表现出不同的电压降速度，同时不同的SOC范围也对应了不同的存储安全风险系数。因此，选择一个正确的SOC范围，对于老化自放电筛选有效性及存储安全性都有着重要的意义。
目前自放电筛选的SOC范围有的选择较高的SOC范围，或选择半电SOC状态，或选择较低的SOC状态。在较高的SOC状态下，对自放电筛选是有帮助的，但存储安全隐患过大；半电SOC状态，由于电池电压降速率存在差异，导致自放电筛选有效性大大降低；较低SOC状态，存储安全性较高，但也存在电压降速率差异较大的问题，导致自放电筛选有效性大大降低，同时还造成了较多的良品误判情况，导致直通率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种自放电筛选的SOC范围选择方法，以解决上述背景技术中提到的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种自放电筛选的SOC范围选择方法，包括如下步骤：
S1：测试并绘制锂离子电池的OCV-SOC曲线；
S2：根据步骤S1获得的OCV-SOC曲线，计算每一个SOC点位对应的曲线斜率，绘制dOCV/dSOC-SOC曲线；
S3：选择OCV-SOC线性相关区域，即dOCV/dSOC-SOC曲线中平台区间，作为自放电筛选的SOC优选范围。
进一步的，所述步骤S1具体包括
S101：选取老化存储前的新鲜电池，在25±2℃恒温环境下，使用Arbin设备按照规格书文件要求进行充放电，测试电池1C容量，分别记为D0；
S102：在25±2℃恒温环境下，使用Arbin设备按照规格书文件要求充电至满电状态；
S103：在25±2℃恒温环境下，使用Arbin设备0.01C倍率小电流进行放电至放空状态，放电过程每5S采集一次数据，统计电池放电过程详细电压OCVx、容量数据Dx；
S104：将0.01C倍率放电数据进行整理，将容量列数值按照1C容量转化为SOCx，转化公式为：SOCx＝1-Dx/D0；
S105：根据OCVx与SOCx一一对应数据，制作OCV-SOC曲线，横坐标为SOC，纵坐标为OCV。
进一步的，所述步骤S3中，在SOC＜40％范围内，寻找dOCV/dSOC平台区域，且dOCV/dSOC取值最高的平台区域所对应的SOC，对应的SOC宽度需要＞±3％，即为最终的SOC范围。
本发明还提供一种存储介质，包括能够被处理器加载执行时实现自放电筛选的SOC范围选择方法的程序。
本发明还提供一种设备，包括
存储器，用于存储自放电筛选的SOC范围选择方法的程序；
处理器，存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现自放电筛选的SOC范围选择方法。
相对于现有技术，本发明所述的一种自放电筛选的SOC范围选择方法具有以下优势：
通过研究电池电压特性数据，建立电池SOC与OCV的相关关系曲线，分析在不同SOC状态下的斜率dOCV/dSOC特征，建立dOCV/dSOC-SOC曲线，根据“高值取向”、“平台取向”、“低SOC取向”三个原则选择SOC范围，最终确定量产实施的老化SOC范围。避免了由于电池老化压降速率不同导致的自放电误判现象，保证了自放电筛选有效性，提升了生产直通率；同时，通过低SOC老化工艺设计，大大提升了老化存储安全性，从前期设计阶段起到安全隐患预防作用。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明电池OCV-SOC曲线及dOCV/dSOC-SOC曲线示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明涉及一种锂离子电池领域自放电筛选的SOC范围选择方法，该方法实现了电池在生产制造过程老化自放电筛选环节的SOC范围准确锁定，提升了电池自放电挑选有效性和老化存储安全性，对化成充放电流程的确定及工艺路线的优化提供帮助。
术语解释：
1)自放电，又称荷电保持能力，是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。
2)老化，是指电芯经过首次充放电后，在一定温度环境下进行存储的过程。
3)SOC，又称荷电状态，是指电池带电量，充电容量与电池自身容量的比值。
4)OCV，又称开路电压。
本发明的目的是明确一种自放电筛选的SOC范围选择方法，通过研究电池电压特性数据，建立电池SOC与电压的相关关系曲线，分析在不同SOC状态下的斜率dOCV/dSOC特征，兼顾自放电筛选有效性和老化存储安全性，最终确定量产实施的老化SOC范围。
本发明的具体包括如下步骤：
第一步，选取老化存储前的新鲜电池，在25±2℃恒温环境下，使用Arbin设备按照规格书文件要求进行充放电，测试电池1C容量，分别记为D0；
第二步，在25±2℃恒温环境下，使用Arbin设备按照规格书文件要求充电至满电状态；
第三步，在25±2℃恒温环境下，使用Arbin设备0.01C倍率小电流进行放电至放空状态，放电过程每5S采集一次数据，统计电池放电过程详细电压OCVx、容量数据Dx；
第四步，将0.01C倍率放电数据进行整理，将容量列数值按照1C容量转化为SOCx，转化公式为：SOCx＝1-Dx/D0；
第五步，根据OCVx与SOCx一一对应数据，制作OCV-SOC曲线，横坐标为SOC，纵坐标为OCV，见附图1；
第六步，计算OCV-SOC曲线中，每一个SOC点位对应的曲线斜率，即dOCV/dSOC。根据OCVx与SOCx一一对应数据，dOCV/dSOCx＝(OCVx+1-OCVx)/(SOCx+1-SOCx)，制作dOCV/dSOC-SOC曲线，横坐标为SOC，纵坐标为dOCV/dSOC，见附图1；
第七步，选择OCV-SOC线性相关区域，也就是dOCV/dSOC-SOC曲线中平台区间，作为自放电筛选的SOC优选范围。同时，考虑老化存储安全性，将SOC设定在40％以内范围。
具体的，根据“高值取向”、“平台取向”、“低SOC取向”三个原则选择SOC范围，最终确定量产实施的老化SOC范围。
在dOCV/dSOC-SOC曲线中，X轴为SOC，Y轴为dOCV/dSOC。
所谓“高值取向”，即dOCV/dSOC优选高值范围，是指dOCV/dSOC(也就是Y)越高越好；
所谓“平台取向”，即dOCV/dSOC优选平台范围，是指dOCV/dSOC在一定SOC区间范围内变化较小的区域，通常的取dOCV/dSOC取值在±100范围内，认为是平台区域；
所谓“低SOC取向”，即SOC优选低值范围，是指SOC(也就是X)越小越好，考虑安全存储，SOC需要＜40％；
所谓“合理正确的SOC范围”，是指综合考虑“高值取向”、“平台取向”、“低SOC取向”三个原则，即需要在SOC＜40％范围内，寻找dOCV/dSOC平台区域，且dOCV/dSOC取值最高的平台区域所对应的SOC，对应的SOC宽度需要＞±3％，即为最理想的SOC范围。
本发明通过研究分析电池OCV-SOC相关性曲线关系，通过斜率dOCV/dSOC-SOC曲线研究，分析OCV-SOC线性相关区域。在线性相关区域，电池自放电损失相同的容量表现出相同的电压降，即电压降速率相同。
下面结合附图1说明本方案，图1为本发明电池OCV-SOC曲线及dOCV/dSOC-SOC曲线，图示中各注释编号说明如下：
1：OCV-SOC曲线。使用Arbin设备对电池进行充放电，首先将电池充满电后用1C倍率进行放电，得到电池容量C1，再次充满电后，使用0.01C倍率进行放电，并每10S频次记录电压OCVx与容量Cx，以满电状态定义为100％SOC，那么放电容量Cx位置对应的SOCx＝1-Cx/C1，从而得到OCVx与SOCx的对应关系数据，并制作OCV-SOC曲线；
2：dOCV/dSOC-SOC曲线。OCVx与SOCx对应关系数据，分别计算dOCVx＝OCVx+1-OCVx-1，和dSOCx＝SOCx+1-SOCx-1，从而得到dOCVx/dSOCx与SOC的对应关系数据，并制作dOCV/dSOC-SOC曲线。在dOCV/dSOC-SOC曲线中，dOCV/dSOCx为对应SOCx状态时OCV-SOC曲线斜率。
3：dOCV/dSOC-SOC曲线平台区间①，平台区间是指在一定范围±3％SOC内，dOCV/dSOCx数值接近，在同一水平线上。(预期SOC选择范围，符合高值取向、低SOC取向)；
4：dOCV/dSOC-SOC曲线平台区间②(符合低SOC取向，但不符合高值取向)；
5：dOCV/dSOC-SOC曲线平台区间③(符合高值取向，但不符合低SOC取向)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自放电筛选的SOC范围选择方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：测试并绘制锂离子电池的OCV-SOC曲线；
S2：根据步骤S1获得的OCV-SOC曲线，计算每一个SOC点位对应的曲线斜率，绘制dOCV/dSOC-SOC曲线；
S3：选择OCV-SOC线性相关区域，即dOCV/dSOC-SOC曲线中平台区间，作为自放电筛选的SOC优选范围。
2.根据权利要求1所述的一种自放电筛选的SOC范围选择方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括
S101：选取老化存储前的新鲜电池，在25±2℃恒温环境下，使用Arbin设备按照规格书文件要求进行充放电，测试电池1C容量，分别记为D0；
S102：在25±2℃恒温环境下，使用Arbin设备按照规格书文件要求充电至满电状态；
S103：在25±2℃恒温环境下，使用Arbin设备0.01C倍率小电流进行放电至放空状态，放电过程每5S采集一次数据，统计电池放电过程详细电压OCVx、容量数据Dx；
S104：将0.01C倍率放电数据进行整理，将容量列数值按照1C容量转化为SOCx，转化公式为：SOCx＝1-Dx/D0；
S105：根据OCVx与SOCx一一对应数据，制作OCV-SOC曲线，横坐标为SOC，纵坐标为OCV。
3.根据权利要求1所述的一种自放电筛选的SOC范围选择方法，其特征在于：所述步骤S3中，在SOC＜40％范围内，寻找dOCV/dSOC平台区域，且dOCV/dSOC取值最高的平台区域所对应的SOC，对应的SOC宽度需要＞±3％，即为最终的SOC范围。
4.一种存储介质，其特征在于：包括能够被处理器加载执行时实现如权利要求1至3中任一项的自放电筛选的SOC范围选择方法的程序。
5.一种设备，其特征在于：包括
存储器，用于存储如权利要求1至3中任一项的自放电筛选的SOC范围选择方法的程序；
处理器，存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现如权利要求1至3中任一项的自放电筛选的SOC范围选择方法。
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