CN113517481B - 一种锂电池的分容方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池制造领域，针对现有技术中不能对电芯容量进行分档的问题，提供一种锂电池的分容方法，步骤为1将锂电池的电芯进行充放电得到充放电曲线；2将充放电曲线按SOC的电压范围进行分段，获取每段的斜率；找到其中切线斜率大且线性关系强的区间段，作为筛选区间段；3化成时将电芯充电容量控制在2得到的筛选区间段的电压范围内，化成后将电芯搁置得到筛选区间段电芯的稳态电压；4将2选取的筛选区间段曲线上的电压与容量进行线性拟合，得到公式y＝ax+b；5将3得到电压，代入4的公式中，得到电芯的实际容量，再进行电芯的容量分组。本发明通过对预充电压的采点，拟合电池的实际容量，取消分容工艺，提高生产效率。

Description

一种锂电池的分容方法
技术领域
本发明属于锂电池制造领域，更具体的说，涉及一种锂电池的分容方法。
背景技术
目前锂离子电池具有优异的循环性能、倍率性能、高功率、高能量密度等优势，被广泛应用于电动汽车、公交车、手机、笔记本、电动自行车、电动工具、储能等方面。虽然锂离子电池单体电压较高，一般为3.0-4.2 V左右，但是对于电动汽车、储能或公交车应用领域来说，需要对锂电池进行串并联达到一定的电压及容量才能使用，而串并联需要每节电池较好的一致性才可以使用，比如容量、电压、内阻、放电平台、自放电率等参数，都需控制在一定范围。
在实际生产过程中，从配料、涂布、制片、装配、化成及到电池分选过程中都要控制电池的一致性，尤其是电池容量的分选，至关重要。目前各个生产厂家都会在电芯化成后，对电芯进行充放电，挑选容量。但是批量生产时增加容量分选工序，会需要大量的充放电柜设备，以及人力、能耗等，且延长电芯出货的时间。专利CN201610679638.1公布了一种锂离子电池电压挑选容量的方法及其应用，将预充时电压与充电容量及额定容量建立方程，以电池需要的额定容量来选取电压值。但是此方法不能对电芯容量进行分档，且容量与电压并不是线性关系，不能精确的估算电池的实际容量。据此需要一种理想的解决方法。
发明内容
本发明针对现有技术中不能对电芯容量进行分档的问题，提供一种锂电池的分容方法，通过对预充电压的采点，拟合电池的实际容量，取消分容工艺，提高生产效率。
为了达到以上的目的，本发明采用如下技术方案，
一种锂电池分容方法及应用，包含以下步骤：
（1）将锂电池的电芯进行充放电得到充放电曲线；
作为优选，所述充放电的操作为：
（2）将充放电曲线按SOC的电压范围进行分段，获取每段的斜率；找到其中切线斜率大且线性关系强的区间段，作为筛选区间段；
（3）化成时将电芯充电容量控制在步骤（2）得到的筛选区间段的电压范围内，化成后将电芯搁置得到筛选区间段电芯的稳态电压；
（4）将步骤（2）选取的筛选区间段曲线上的电压与容量进行线性拟合，得到公式y=ax+b，其中y代表电芯的实际容量，x代表此区间段电芯的稳态电压，a和b是常数；
（5）将步骤（3）得到电压，代入步骤（4）的公式中，得到电芯的实际容量，再进行电芯的容量分组。
本发明提供一种锂电池的分容方法，将电芯预充时的电压与电池的实际容量建立线性方程，通过对预充电压的采点，拟合电池的实际容量。使用切线法得到各区间段的斜率较高。电芯实际容量与电压关系为线性强相关，且电压为稳态时电压。使用本方法可以取消分容工艺，仅在预化时给电池充入一定电量，可省去分容检测柜的使用，减少电池的生产周期，大幅提高生产效率，且拟合的容量与实际容量偏差小，精度高，适合于大批量生产。
作为优选，所述电芯的体系为磷酸铁锂-石墨、三元-石墨、锰酸锂-石墨、三元复合-石墨、锰酸锂复合-石墨、富锂锰基-石墨、磷酸锰铁锂-石墨、三元-钛酸锂、锰酸锂-钛酸锂、三元复合-钛酸锂、富锂锰基-钛酸锂、磷酸锰铁锂-钛酸锂、锰酸锂复合-钛酸锂体系中的一种。
作为优选，步骤（2）所述分段按电压范围的每10%进行分段，分成10段。
作为优选，电芯体系为磷酸铁锂-石墨体系时，筛选区间段为0%-10%和90%-100%SOC区间段。电芯体系为磷酸铁锂-石墨体系时，0%-10%和90%-100%SOC区间段的切线斜率较大且线性关系较强。
作为优选，磷酸铁锂-石墨体系的筛选区间段为90%-100%SOC区间段。因为0%-10%的区间段，电芯负极成膜不完整，活化不完全，所以对磷酸铁锂-石墨体系，将化成电压控制在90%-100%SOC区间段。
作为优选，电芯体系为三元复合-石墨体系时，筛选区间段为0%-10%、40%-60%SOC区间段。电芯体系为三元复合-石墨体系时，0%-10%和40%-60%SOC区间段的切线斜率较大。
作为优选，三元复合-石墨体系的筛选区间段为40%-60%SOC区间段。同理，因为0%-10%的区间段，电芯负极成膜不完整，活化不完全，所以对三元复合-石墨体系，将化成电压控制在40%-60%SOC区间段。
作为优选，步骤（3）所述搁置为常温搁置12-72 h。
因此本发明具有如下有益效果：采用本方法可以取消分容工艺，仅在预化时给电池充入一定电量，可省去分容检测柜的使用，减少电池的生产周期，大幅提高生产效率，且拟合的容量与实际容量偏差小，精度高，适合于大批量生产
附图说明
图1是磷酸铁锂-石墨体系充放电曲线图；
图2是磷酸铁锂-石墨体系容量-电压图；
图3是三元复合-石墨体系充放电曲线图；
图4是三元复合-石墨体系容量-电压图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
1、磷酸铁锂-石墨体系生产充放电曲线
取批量生产20Ah的电芯50-100支，按照以下流程重复3次进行充放电：
工步 工作方式 时间（min） 电流（A） 电压（V） 截止电流（A）
1 恒流恒压充电 10 3.65 1
2 搁置 10
3 恒流放电 20 2.0
4 搁置 10
通过以上充放电流程，得到标准充放电曲线；
2、取标准充放电曲线斜率：将曲线按照10%SOC区间段进行分段，取其斜率；
3、根据步骤2，取其90%-100%SOC的电压范围，本实例中，取98%SOC时的电压；
4、将批量注液陈化好的电芯，进行加压化成，化成参数如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
化成电量刚好是98%SOC；
5、将化成好的电芯常温搁置36小时，测其稳态电压；
6、取稳态电压下50支电池进行正常分容，得到该50支电池的实际容量；
7、将步骤6分容完成的电芯实际容量与其对应的稳态电压进行拟合，得到公式y=-114.14x+401.7，其中y是实际容量，x是稳态电压；
8、将步骤5得到的批量电芯的稳态电压代入步骤7的公式中，通过拟合得到电芯的实际容量，再按照容量分选标准，进行容量分档。
正常批量生产后（电芯体系及容量不变），可省去步骤1、2、3及6、7。即将生产电芯进行化成，测其稳态电压，代入上述公式中，就可得到电芯的容量，再按照容量分选标准，进行容量分档。
实施例2
1、三元复合-石墨体系生产电芯充放电曲线
取批量生产20Ah的电芯50-100支，按照以下流程重复3次进行充放电：
工步 工作方式 时间（min） 电流（A） 电压（V） 截止电流（A）
1 恒流恒压充电 10 4.2 1
2 搁置 10
3 恒流放电 20 3.0
4 搁置 10
通过以上充放电流程，得到标准充放电曲线；
2、取标准充放电曲线斜率：将曲线按照10%SOC区间段进行分段，取其斜率；
3、根据步骤2，取其40%-60%SOC的电压范围，本实例中，取55%SOC时的电压；
4、将批量注液陈化好的电芯，进行加压化成，化成参数如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
化成电量刚好是45%SOC；
5、将化成好的电芯常温搁置36小时，测其稳态电压；
6、取稳态电压下50支电池进行正常分容，得到该50支电池的实际容量；
7、将步骤6分容完成的电芯实际容量与其对应的稳态电压进行拟合，得到公式y=-86.425x+363.51，其中y是实际容量，x是稳态电压；
8、将步骤5得到的批量电芯的稳态电压代入步骤7的公式中，通过拟合得到实际容量，再按照容量分选标准，进行容量分档。
正常批量生产后（电芯体系及容量不变），可省去步骤1、2、3及6、7。即将生产电芯进行化成，测其稳态电压，代入上述公式中，就可得到电芯的容量，再按照容量分选标准，进行容量分档。
从上述实施例可以看出，按照本发明的分容方法，可以快速、高效、精确的进行电芯容量分档。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种锂电池的分容方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）将锂电池的电芯进行充放电得到充放电曲线；
（2）将充放电曲线按SOC的电压范围进行分段，获取每段的斜率；找到其中切线斜率大且线性关系强的区间段，作为筛选区间段；所述分段按电压范围的每10%进行分段，分成10段；电芯体系为磷酸铁锂-石墨体系时，筛选区间段为0%-10%和90%-100%SOC区间段；电芯体系为三元复合-石墨体系时，筛选区间段为0%-10%、40%-60%SOC区间段；
（3）化成时将电芯充电容量控制在步骤（2）得到的筛选区间段的电压范围内，化成后将电芯搁置得到筛选区间段电芯的稳态电压；所述搁置为常温搁置12-72 h；
（4）将步骤（2）选取的筛选区间段曲线上的电压与容量进行线性拟合，得到公式y=ax+b，其中y代表电芯的实际容量，x代表此区间段电芯的稳态电压，a和b是常数；
（5）将步骤（3）得到电压，代入步骤（4）的公式中，得到电芯的实际容量，再进行电芯的容量分组；
正常批量生产后，电芯体系及容量不变，上述步骤中只需进行步骤（3）。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池的分容方法，其特征在于，磷酸铁锂-石墨体系的筛选区间段为90%-100%SOC区间段。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池的分容方法，其特征在于，三元复合-石墨体系的筛选区间段为40%-60%SOC区间段。
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