一种提高锂离子电池一致性的动力型电池的制造方法与流程

文档序号:12621271阅读:409来源:国知局

本发明涉及锂离子电池领域,尤其涉及一种提高锂离子电池一致性的动力型电池的制造方法。



背景技术:

电池是电源的一种,分为一次电池和二次电池。到目前为止,二次电池体系已经经历了铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池四代的发展,电池性能不断提高,对电池体系的认识也在不断深化。目前,锂离子电池是效率和比能量最高的二次电池体系,代表了人类电池研究和技术的最高水平。自电池发明以来,没有任何一种电池产品像锂离子电池这样迅速而广泛地得到应用。目前由于某些设备的需要,锂电池的使用不仅局限于在单电池的使用上,更多的以组合形式存在。因此,对锂电池的一致性要求更高,如将几只电池组合使用,在充电情况下,若有的先充满,有的还未充满,这样如果继续充电的话会导致已充满的电池过充电,从而导致不安全因素的产生;放电情况下,有的已经放完,但有的还没有,继续放电的话会过放,引起电池的永久性损坏。无论是对电池进行过充还是过放,都会导致单电池内部结构的损坏而影响电池的使用寿命。对于整个电池组,一块电池的好坏就足以决定整个电池组的性能。因此,将性能一致的单电池分类到一个级别中是非常重要的一个环节。

锂电池化成完成之后,即使是同一批次的电池,由于生产过充中电池内部化学反应的不同,外界因素的影响和制作过程中不可确定因素的产生等都有可能导致化成之后锂离子电池性能的差异。现在应用的分选方法主要有两种,1是按指定的容量范围进行分选,即选出的电池在容量上趋于一致;在组装电池时,再对电池的内阻、表面温度特性及自放电等进行测量分选电池;2是首先采用指定的容量范围进行分选,在通过充放电曲线进行比较,偏差符合要求的电池即可。以上方法的缺点在于:测试条件单一,脱离了电池实际工况,仅可作为一种参考。

目前锂离子电池的筛选主要通过对电池在特定时段的性能进行一次筛选,例如出厂时对电池的开路电压OCV、直流内阻IR、容量Capacity进行一次测试,并一次为依据设定门槛,将电池进行分组筛选。这种方法容易造成的问题是在特定时刻电池的状态相同并不能等同电池未来状态相同,将当前时刻性能接近的电池成组固然在短时间内能够实现良好的一致性,但对于长期循环使用而言电池性能变化趋势的不一致会导致电池组性能的急剧衰减。在不可能进行频繁的筛选条件下,在一次筛选时将电池在之前工作状态下的变化作为筛选的标准具有重要的意义。



技术实现要素:

为了解决上述现有技术中存在的问题,本发明提供一种提高锂离子电池一致性的动力型电池的制造方法,首先在相同工艺条件下制备出同一批次磷酸铁锂电池单体,经过外观筛选,对单体电池进行扫码,进行首次充放电循环,记录电池容量,进行分档;以接近零荷电状态下放置7天进行开路电压检测,计算开路电压变化率,根据计算结果分组,测量组内单体电池直流内阻和电阻平均值,提出差值较大的单体,从同组筛选过的单体中选择n个进行并联成电池单元模块,m个性能参数一致的电池单元模块串联成电池组。

具体方案如下:

一种提高锂离子电池一致性的动力型电池的制造方法,其特征在于包括如下步骤:

正极材料为磷酸铁锂,负极材料为人造石墨,电解液为六氟磷酸锂LiPF6/碳酸乙烯酯EC+碳酸二甲酯DMC,电解液添加剂为氧化还原飞梭2,5-二叔丁基-1,4-二甲基苯,隔膜为Celgard 2400,相同工艺条件下制备出同一批次的电池单体;

对电池进行外观筛选,电池必须无胀气、无漏液、表面无划伤,外观尺寸合格;

利用信息扫码设备获取多个单体电池的编码信息;

对多个单体电池进行首次充放电循环后记录电池容量,从中选择与标称容量差别为0.1-1%的电池为同一档电池单体;

用BTS6010c8型电池测试系统对同一档电池单体以0.1C恒流放电至2.5V,静置10min,以0.05C恒流充电至3.0V,在常温下搁置7天,每天用万用表测量各单体电池的开路电压;

利用电池搁置时开路电压变化率R进行电池自放电筛选,其中R=(U7-U2)/5,U7为第7天的开路电压,U2为第2天的开路电压,R值为0-3mV/天的单体电池的月自放电率为2-3%,作为A组,R值为大于3mV/天的单体电池的月自放电率小于2%,作为B组;R值为小于0mV/天的单体电池的月自放电率大于3%,不进入配组;

测量选出的A组/B组中每个单体电池的直流内阻,分别为R1,R2,R3,……,Rn,然后计算A组/B组中所有锂离子电池直流内阻的电阻平均值,然后将该电阻平均值与每个锂离子电池的直流内阻进行比较,从中剔除比较差值占电阻平均值8%以上的单体电池;

从直流内阻差值在合格范围内的同组电池单体中选择n个单体电池进行配组,再采用铜集流排将n个单体电池并联成电池单元模块,m个性能参数一致的电池单元模块串联成电池组,n和m均为大于2的整数。

其中,常温是25±2℃。

直流内阻的测试方法为:对单体电池充电至40%的电池荷电SOC状态,休眠5s,然后以0.3C的电流I1放电5s,记录放电截止电压U1,然后以3C的电流I2放电5s,记录放电截止电压U2,休眠5s结束,电池的直流内阻R直流=|U2-U1|/|I2-I1|,单位为Ω。

本发明提供了一种提高锂离子电池一致性的动力型电池的制造方法,具有如下有益效果:

(1)磷酸铁锂单体锂离子电池在完全放电后,常温下较长时间内电压的变化明显,可以利用单体电池的开路变化率R进行自放电筛选;

(2)对锂离子电池直流内阻进行检测,有利于显著提高对锂离子电池直流内阻的检测效率,降低检测成本,筛选出性能异常的锂离子电池,避免不良电池配组到电池组中,进而提高锂离子电池组的使用寿命和安全性。

(3)动力型电池中,不仅每个电池单元模块的性能参数一致,而且组成电池单元模块的每个单体电池的性能参数也一致,使得动力型电池具有高比容量、高比功率,而且可以使动力电池充电均衡,提高其安全性及使用寿命。

附图说明

图1是本发明提高锂离子电池一致性的动力型电池的制造方法的流程图。

具体实施方式

本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述,但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。

实施例1

正极材料为磷酸铁锂,将正极活性材料浆料涂覆在铝箔集流体表面制成正极,负极材料为人造石墨,将负极活性材料浆料涂覆在铜箔表面制成负极,电解液为六氟磷酸锂LiPF6/碳酸乙烯酯EC+碳酸二甲酯DMC的混合溶液,电解液添加剂为氧化还原飞梭2,5-二叔丁基-1,4-二甲基苯,隔膜为Celgard 2400,在相同工艺条件下制备出同一批次的电池单体;

对电池进行外观筛选,电池必须无胀气、无漏液、表面无划伤,外观尺寸合格;

利用信息扫码设备获取多个单体电池的编码信息;

对多个单体电池进行首次充放电循环后记录电池容量,从中选择与标称容量差别为0.1-1%的电池为同一档电池单体;

用BTS6010c8型电池测试系统对同一档电池单体以0.1C恒流放电至2.5V,静置10min,以0.05C恒流充电至3.0V,在常温25℃下搁置7天,每天用万用表测量各单体电池的开路电压;

利用电池搁置时开路电压变化率R进行电池自放电筛选,其中R=(U7-U2)/5,U7为第7天的开路电压,U2为第2天的开路电压,R值为0-3mV/天的单体电池的月自放电率为2-3%,作为A组,R值为大于3mV/天的单体电池的月自放电率小于2%,作为B组;R值为小于0mV/天的单体电池的月自放电率大于3%,不进入配组;

测量选出的A组中每个单体电池的直流内阻,对单体电池充电至40%的电池荷电SOC状态,休眠5s,然后以0.3C的电流I1放电5s,记录放电截止电压U1,然后以3C的电流I2放电5s,记录放电截止电压U2,休眠5s结束,电池的直流内阻R直流=|U2-U1|/|I2-I1|,单位为Ω,分别为R1,R2,R3,……,Rn,然后计算A组/B组中所有锂离子电池直流内阻的电阻平均值,然后将该电阻平均值与每个锂离子电池的直流内阻进行比较,从中剔除比较差值占电阻平均值8%以上的单体电池;

测试结果如表1所示。

从表1的直流内阻测试结果所示,该锂离子电池的直流内阻多分布在6.0mΩ左右,即为该组电池直流内阻的电阻平均值,编号为5、22、38、43号电池的电池直流内阻值偏离平均值6.0mΩ达8%以上,予以剔除。

从直流内阻差值在合格范围内的同组电池单体中选择4个单体电池进行配组,再采用铜集流排将4个单体电池并联成电池单元模块,14个性能参数一致的电池单元模块串联成电池组。

实施例2

常温为23℃,其余与实施例1相同。

实施例3

常温为27℃,其余与实施例1相同。

实施例4

与A组相同的方法,对B组进行筛选处理并配组成电池组,其余与实施例1相同。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

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