CN111650518A - 一种锂离子电池全容量预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池全容量预测方法，包括以下操作：取若干相同型号的电芯，测试若干所述电芯的设定电压区间容量Cx；先将若干所述电芯充电至充电截止电压，再将若干所述电芯放电至放电截止电压，测得若干所述电芯的全容量C0；拟合设定电压区间容量Cx和全容量C0相关性曲线；测试相同型号的待测电芯的区间容量，通过所述相关曲线预测所述待测电芯的全容量。本发明提供的锂离子电池全容量预测方法，通过化成充电容量来预测电芯的全容量，可以提前发现问题并制定补救措施。电芯在使用过程中，无需满充满放，只需通过一个电压区间内的容量就可以预测电芯的全容量，从而实现电芯容量的动态管理。

Description

一种锂离子电池全容量预测方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池全容量预测方法。
背景技术
锂离子电池具有电压高，能量密度高，自放电小，无记忆效应以及工作范围宽等优点而，故在蓝牙耳机、手机、笔记本电脑、平板电脑、摄像机等移动电子设备以及便携式移动电源等领域的应用已处在垄断地位。同时，锂离子电池也已经在电动摩托车、电动汽车等领域批量应用。
容量是电芯最重要的性能指标之一，直接影响电芯的使用。
然而，电芯的容量一般在电芯制作完成后再进行测试，一旦发生低容问题，会造成不可逆损失。
而且，在日常生活中，如果用户想知道电池的容量，只能把电芯从满充状态使用到满放状态，然而把电全部用完再进行充电会对电芯造成损伤。
因此，需要一种更为简便的方法来预测电芯的容量。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池全容量预测方法，在电芯制作过程中就能通过相关参数对电芯容量进行预测，可以提前发现问题并制定补救措施；或者在电芯使用一段时间后，无需满充满放就可以预测电芯的容量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池全容量预测方法，包括以下操作：
取若干相同型号的电芯，测试若干所述电芯的设定电压区间容量Cx；
先将若干所述电芯充电至充电截止电压，再将若干所述电芯放电至放电截止电压，测得若干所述电芯的全容量C0；
拟合设定电压区间容量Cx和全容量C0相关性曲线；
测试相同型号的待测电芯的区间容量，通过所述相关曲线预测所述待测电芯的全容量。
本发明的原理为：锂离子电池的容量一般是指从电芯满充状态放电到低电压状态时放出的容量。其中，满充状态根据电芯材料体系会有所区别，包括4.2V/4.35V/4.4V等，低电压状态一般指电芯电量放完的状态，一般是3.0V/2.8V等。在电芯的时间-电压放电曲线(图1)中，曲线与横轴包含的面积即为电芯在区间电压内的容量。发明人发现，电压区间容量Cx和电芯的全容量C0具有良好的相关性。因此，可用上述方法预测锂离子电池全容量。
作为本发明所述的锂离子电池全容量预测方法的一种改进，所述设定电压区间容量Cx为充电电压区间容量或放电电压区间容量。
作为本发明所述的锂离子电池全容量预测方法的一种改进，所述充电电压区间容量Cx为电压从低电压到高电压区间内的电芯容量。在电池使用一段时间后，可通过低电压到高电压之间的电芯容量作为自变量预测电芯全容量。
作为本发明所述的锂离子电池全容量预测方法的一种改进，所述充电电压区间容量Cx为电压从0V到设定值区间内的电芯容量。这一方法适合化成阶段，化成即为用小电流给电芯充电，不需要充电到截止电压，因此电压的起始值为0V，电压的终点值可低于充电截止电压。若预测容量和设计容量差异较大，可采取对此批次电芯化成后再补注电解液、调节就近批次的注液量、检查前工序涂布时是否有漏涂等补救措施，防止实际容量与设计容量差异过大。
作为本发明所述的锂离子电池全容量预测方法的一种改进，所述放电电压区间容量Cx为电压从高电压到低电压区间内的电芯容量。在电池使用一段时间后，可通过高电压到低电压之间的电芯容量作为自变量预测电芯全容量。
作为本发明所述的锂离子电池全容量预测方法的一种改进，所述相关性曲线为线性曲线。
作为本发明所述的锂离子电池全容量预测方法的一种改进，所述相关性曲线为一元线性相关曲线。
作为本发明所述的锂离子电池全容量预测方法的一种改进，所述设定电压区间容量Cx与所述电芯全容量C0的比值大于或者等于30％。设定电压区间容量Cx越大，预测准确性越高。
作为本发明所述的锂离子电池全容量预测方法的一种改进，所述电池包括磷酸铁锂电池、钴酸锂电池或镍钴锰酸锂电池。本发明方法包括但不限于上述电池，本发明方法适用于常规锂离子电池的容量预测。
相比于现有技术，本发明的有益效果包括但不限于：本发明提供了一种锂离子电池全容量预测方法，包括以下操作：取若干相同型号的电芯，测试若干所述电芯的设定电压区间容量Cx；先将若干所述电芯充电至充电截止电压，再将若干所述电芯放电至放电截止电压，测得若干所述电芯的全容量C0；拟合设定电压区间容量Cx和全容量C0相关性曲线；测试相同型号的待测电芯的区间容量，通过所述相关曲线预测所述待测电芯的全容量。本发明提供的锂离子电池全容量预测方法，通过化成充电容量来预测电芯的全容量，可以提前发现问题并制定补救措施。电芯在使用过程中，无需满充满放，只需通过一个电压区间内的容量就可以预测电芯的全容量，从而实现电芯容量的动态管理。
附图说明
图1为电芯的放电曲线示意图。
图2为实施例1中电芯的电压区间容量Cx和电芯全容量C0的相关性曲线。
图3为实施例1中预测差值散点图。
图4为实施例2中电芯的电压区间容量Cx和电芯全容量C0的相关性曲线。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例和说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种锂离子电池全容量预测方法，包括以下操作：
S1、取60个相同型号的软包锂离子电池，化成充电电压设置为4.05V，分别测试60个电芯在电压区间(0～4.05V)的充电容量Cx1、Cx2、……、Cx60。
S2、将这60个相同型号的电芯充电至截止电压4.2V，再放电至截止电压3.0V，分别得到60个电芯在4.2V到3.0V的电芯全容量C1、C2、……、C60。
S3、以(Cx1，C1)、(Cx2，C2)、……、(Cx60，C60)拟合Cx和C0相关性曲线(如图2所示)，得到C0＝1.4631Cx+7.6256曲线，相关系数R2＝0.994。
S4、测试待测电芯化成容量Cx，带入到S3得到的相关性曲线中，即可预测待测电芯全容量。
通过该方法预测同一批次470个电芯全容量，再测得该470个电芯的实际全容量，计算该470个电芯的预测容量与实际全容量的差值，得到的散点图如图3所示。由图3可以看出，预测误差99.78％在2％以内，91.48％在1％以内，说明本方法预测电池全容量的准确率极高。
实施例2
本实施例提供一种锂离子电池全容量预测方法，包括以下操作：
S1、取60个相同型号的已经循环一定次数的软包锂离子电芯，设置电压区间为3.475～3.975V，分别得到60个电芯在电压区间(3.475～3.975V)的充电容量Cx1、Cx2、……、Cx60。
S2、将这60个电芯进行满充满放，分别得到60个电芯在4.2V到3.0V的电芯全容量C1、C2、……、C60。
S3、以(Cx1，C1)、(Cx2，C2)、……、(Cx60，C60)拟合Cx和C0相关性曲线(如图4所示)，得到C0＝1.4607Cx-369.29曲线，相关系数R2＝0.9151。
S4、测试相同型号的新电芯或者已循环一段时间的电芯在电压区间为3.475～3.975V的充电容量，带入到相关性曲线中，即可预测待测电芯全容量。
当电芯全容量低于初始全容量的80％时，即可提醒用户更换电池。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种锂离子电池全容量预测方法，其特征在于，包括以下操作：
取若干相同型号的电芯，测试若干所述电芯的设定电压区间容量Cx；
先将若干所述电芯充电至充电截止电压，再将若干所述电芯放电至放电截止电压，测得若干所述电芯的全容量C0；
拟合设定电压区间容量Cx和全容量C0相关性曲线；
测试相同型号的待测电芯的区间容量，通过所述相关曲线预测所述待测电芯的全容量。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池全容量预测方法，其特征在于，所述设定电压区间容量Cx为充电电压区间容量或放电电压区间容量。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池全容量预测方法，其特征在于，所述充电电压区间容量Cx为电压从低电压到高电压区间内的电芯容量。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池全容量预测方法，其特征在于，所述充电电压区间容量Cx为电压从0V到设定值区间内的电芯容量。
5.根据权利要求2所述的锂离子电池全容量预测方法，其特征在于，所述放电电压区间容量Cx为电压从高电压到低电压区间内的电芯容量。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池全容量预测方法，其特征在于，所述相关性曲线为线性曲线。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池全容量预测方法，其特征在于，所述相关性曲线为一元线性相关曲线。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池全容量预测方法，其特征在于，所述设定电压区间容量Cx与所述电芯全容量C0的比值大于或者等于30％。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池全容量预测方法，其特征在于，所述电池包括磷酸铁锂电池、钴酸锂电池或镍钴锰酸锂电池。
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