CN113466708A - 一种评估锂电池低温性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种评估锂电池低温性能和寿命预测的方法，包括以下步骤：1）获取多个电池在低温环境下，循环测试的恒压充电的时间h，获得△h，分选标准值，作为初级评判标准；2）获取多个电池在低温环境下的循环库伦效率C，设定分选标准值，作为二级评判标准，筛选出一批性能达标的电池。3）间隔性采集，不同循环次数下，充电过程中的电压，内阻和温度；4）分别计算间隔循环次数，同一SOC下V、R和T的差值，获得分选标准，作为三级评判标准；本发明的评估锂电池低温性能的方法能更快速，精确的评估锂电池的低温性能，能够大量，快速筛选出合格的电池，操作简单，高效，打打降低了成本，适合商业化量产应用，具有较为可观的使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及电池检测技术领域，特别涉及一种评估锂电池低温性能的方法。
背景技术
锂电池是一种高新技术产品，具有电压高、比能量密度大，工作温度范围宽、循环寿命长和安全性能好等，已被广泛应用电动汽车，便携移动电源和储能领域等。
然而，在电动汽车领域，由于使用情况复杂，对其提出了严格要求。有的时候需要在-25℃甚至更低温度下工作。例如，我国的东北和西北等高寒地区。
目前电动汽车里程焦虑和安全问题，可以通过材料、极片和电芯进行结构设计调控，如比亚迪的刀片电池。而如何挑选出一致性良好的电池进行配组，是诸多车企面临的一个重要问题。，目前，主要是根据功率脉冲，计算电池的电压差、内阻和容量差进行筛选配组，多是在常规环境下，且费工费时，而无法精确、快速的评估低温环境下锂电池的性能和预测寿命。
发明内容
为解决上述技术问题或提供一种便捷商业实用的电池选择方法，本发明目的在于提供一种评估锂电池低温性能的方法。
本发明目的通过以下方案实现：一种评估锂电池低温性能的方法，包括如下步骤：
1）获取多个电池在低温环境下，恒压充电的时间h，得到△h，分选标准值，作为初级评判标准；
2）获取多个电池在低温环境下的循环库伦效率C，设定分选标准值，作为二级评判标准，筛选出一批性能达标的电池；
3）间隔性采集，不同循环次数下，充电过程中的电压，内阻和温度；
4）分别计算V、R和T的差值，获得分选标准值，作为三级评判标准。
本发明的评估锂电池低温性能的方法能更快速，精确的评估锂电池的低温性能，能够大量，快速筛选出合格的电池，操作简单，高效，大大降低了成本，为电池的一致性和寿命预测提供了一种简单易行的方案。
首先，在低温环境下，对电池进行恒流-恒压循环测试，获取不同循环次数下恒压充电的时间h；长循环下的库伦效率；间隔循环次数，同一SOC下V、R和T的差值。
进一步的，所述低温环境的温度范围为- 45℃至10℃中的任一温度。
在上述方案基础上，步骤1）中，所述的获取多个电池在低温环境下，恒压充电的时间h，得到相邻两次恒压充电的时间差△h，以某一个△h的上限值作为分选标准值：
步骤2）中，所述的获取多个电池在低温环境下的循环库伦效率C，以某一个下限值，作为分选标准值。
步骤3）中，间隔5次循环，采集一次充电过程中的电压、内阻和温度值。
步骤4）中，所述的V、R和T的差值，以某一个上限值，作为分选标准值，其中，△V、△R和△T分别对应间隔两次循环，同一SOC下V、R和T的差值，以某一个上限值，作为分选标准值，相邻间隔循环，同一SOC下V、R和T的差值计算公式如下：
其中，K、i分别为第k次循环和第i次循环，k＞i。
本发明所述评估锂电池低温性能的方法可适用于各种体系的锂电池低温性能的评估。
本发明优越性在于：采用本发明方法评估锂电池低温性能更快速、精确，能够大量、快速的筛选出合格的电池，操作简单，高效，大大降低了成本，为电池的一致性和寿命预测提供了一种简单易行的方案，适合商业化量产应用，具有较为可观的使用价值。
附图说明
图1是本发明实施例中评估锂电池低温性和寿命预测的方法的流程图；
图2是根据评估锂电池低温性和寿命预测的方法的恒流恒压时间变化曲线图；
图3是根据评估锂电池低温性和寿命预测的方法的SOC-内阻图；
图4是根据评估锂电池低温性和寿命预测的方法的SOC-温差图。
具体实施方式
本实施例中，评估锂电池低温性能和预测寿命的方法的流程图如图1所示，按以下步骤：
步骤1，获取多个电池在低温环境下，恒压充电的时间h，得到△h，分选标准值，作为初级评判标准；
具体地，选取50组额定容量为5.5Ah的磷酸铁锂材料锂电池，依次编号为N1，N2…，N50，在-10℃环境下，进行0.33C倍率恒流充放电，恒压段的截至电流0.02C，截至电压为2.5-3.65V；提取每次充完电后，恒压段所用的时间h，进而获得后一次与前一次所用的时间差值△h；
步骤2，获取多个电池在低温环境下的循环库伦效率C，设定分选标准值，作为二级评判标准，筛选出一批性能达标的电池；
步骤3，间隔性采集，不同循环次数下，充电过程中的电压、内阻和温度；
步骤4，分别计算不同循环次数，同一SOC下V、R和T的差值，获得分选标准值，作为三级评判标准。
其中，本实施例中，低温环境的温度为-10℃。可以是-45℃至10℃中的任一温度值。
值得注意的是，在低温环境下，锂电池内部电解液离子电导率降低、电极电化学反应速率降低、负极石墨颗粒表面SEI膜的电导率降低和负极石墨材料颗粒中的锂离子固相扩散系数过低等，这些因素使得动力电池内阻增大，恒流充电电量缩减，主要依靠恒压进行充电，而长时间的低温恒压充电会导致动力电池发生副反应，性能衰减，降低库伦效率。
图2展示了步骤1中的恒流恒压时间变化曲线，其中横坐标为循环次数，单位为圈（cycle），纵坐标时间差值，单位为秒（s）。从图2可以看出，第二次和第一次恒压的差值为5s，对应A点；在第70次和69次时，时间差值为331s，对应B点；从A到B点，曲线呈近似直线，呈爬坡时递增，表明这一点阶段，电池内部稳定；当过了B点后，时间差值开始陡增，第80次和79次时间差值为1536s，对应C点；B到C对应曲线呈抛物线趋势，对应充电时间开始跨级递增，由此设定差值时间350s为上限值，筛选出初级电池N1，N2，N4，N5，N7，N8,N9，N11，N12，N14，N15，N16，N17，N18，N19，N20，N21，N22，N24，N25，N27，N28，N31，N32，N33，N34，N35，N36，N38，N40，N41，N42，N43，N44，N45，N47，N48，N49，N50。
步骤2中，获取多个电池在低温环境下的循环库伦效率C，以某一个下限值，设定分选标准值，作为二级评判标准，实施例中，设定70%的库伦效率为下限值，作为评估标准，筛选一批二级电池，包括：N1，N2，N4，N7，N9，N11，N14，N15，N16，N17，N18，N19，N20，N21，N22，N24，N25，N27，N31，N32，N33，N34，N35，N36，N38，N40，N41，N42，N43，N44，N45，N47，N48，N50。
本实施例步骤3中，间隔5次循环采集一次数据，如图3、图4和表1所示：是N20电池，第30次循环时的充放电过程中的电压、内阻和温度；从图3看出，内阻在30-80%SOC时基本呈一条稳定的直线，表明此时电池内部内阻比较平稳；温差呈阶梯状波动：
步骤4中，分别计算V、R和T的差值，获得分选标准值，作为三级分选标准。
根据本实例，步骤4，）选取N20电池实施，选取SOC=50%时，循环间隔次数为5，计算此△V、△R和△T，根据表2的结果，分别以△V为100mV、△R为12mΩ和△T为15℃作为参考标准。超过设定值的，认为不合格
Claims (8)
1.一种评估锂电池低温性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）获取多个电池在低温环境下，恒压充电的时间h，得到△h，分选标准值，作为初级评判标准；
2）获取多个电池在低温环境下的循环库伦效率C，设定分选标准值，作为二级评判标准，筛选出一批性能达标的电池；
3）间隔性采集，不同循环次数下，充电过程中的电压，内阻和温度；
4）分别计算不同循环次数，同一SOC下V、R和T的差值，获得分选标准值，作为三级评判标准。
2.如权利要求1所述的评估锂电池低温性能的方法，其特征在于，首先，在低温环境下，对电池进行恒流-恒压循环测试，获取不同循环次数下恒压充电的时间；长循环下的库伦效率；间隔循环次数，同一SOC下V、R和T的差值。
3.如权利要求1或2所述的评估锂电池低温性能的方法，其特征在于，所述低温环境的温度范围为-45℃至10℃。
4.如权利要求1所述的评估锂电池低温性能的方法，其特征在于，步骤1）中，所述的获取多个电池在低温环境下，恒压充电的时间h，得到相邻两次恒压充电的时间差△h，以某一个△h的上限值作为分选标准值：
5.如权利要求1所述评估锂电池低温性能的方法，其特征在于，步骤2）中，所述的获取多个电池在低温环境下的循环库伦效率C，以某一个下限值，作为分选标准值。
6.如权利要求1所述评估锂电池低温性能的方法，其特征在于，步骤3）中，间隔5次循环，采集一次充电过程中的电压、内阻和温度值。
7.如权利要求1所述评估锂电池低温性能的方法，其特征在于，步骤4）中，所述的V、R和T的变化率分别为△V、△R和△T，以某一个上限值，作为分选标准值；其中，相邻间隔循环，同一SOC下V、R和T的差值计算公式如下：
其中，△V、△R和△T分别对应间隔两次循环，同一SOC下V、R和T的差值，K,i分别为第k次循环和第i次循环，其中k＞i。
8.如权利要求1-7任一项所述的评估锂电池低温性能的方法的应用，其特征在于，用于各种体系的锂电池低温性能评估。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211001 |
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