快速判定锂/二氧化锰电池放电容量的方法与流程

本发明涉及锂锰一次电池领域
技术领域：
，更具体地说它是快速判定锂/二氧化锰电池放电容量的方法。更具体地说它是一种用于快速判定锂锰一次电池放电容量的方法。
背景技术：
：锂/二氧化锰电池是目前产量最大、用途最广的锂一次电池，已广泛应用于coms记忆备份、rtc时钟电源、智能表计等，但由于电池使用条件和环境的不同，大大限制了锂二氧化锰电池的使用寿命和容量的输出，因此也就造成各种智能设备不能正常使用。目前对还没有一种快速有效的方法去判定电池在不同放电条件下实际输出容量值，通常只能借助放电设备来检测实际值，这种方式优点是数据精确可靠，但测试周期较长，及时性较差。因此，需要一种快速有效的方法去判定锂/二氧化锰电池容量的方法，以解决电池容量测试周期长，使用寿命无法及时预知的问题。技术实现要素：本发明的目的是为了提供一种快速判定锂/二氧化锰电池放电容量的方法，可以有效快速判定不同放电条件下电池容量的大小，可对电池正常使用时间和寿命判定提供依据，本发明的容量与电流密度公式通用于锂/二氧化锰电池容量的判断。为了实现上述目的，本发明的技术方案为：快速判定锂/二氧化锰电池放电容量的方法，其特征在于：包括如下步骤：采用随机抽样方式抽取锂锰软包电池，抽取电池a1、电池a2、电池a3；步骤一：计算抽样电池a1的正极片表面积s1，然后对电池a1进行放电容量测试，其中放电电流分别为i1、i2、i3，放电温度为t1，放电终止电压为2.0v；步骤二：计算抽样电池a2的正极片表面积s2，然后对电池a2进行放电容量测试，其中放电电流分别为i4、i5、i6，放电温度为t1，放电终止电压为2.0v；步骤三：计算抽样电池a3的正极片表面积s3，然后对电池a3进行放电容量测试，其中放电电流分别为i7、i8、i9，放电温度为t1，放电终止电压为2.0v；步骤四：对电池a1进行放电容量测试，其中放电电流分别为i1、i2、i3，放电温度为t2，放电终止电压为2.0v；步骤五：对电池a2进行放电容量测试，其中放电电流分别为i4、i5、i6，放电温度为t2，放电终止电压为2.0v；步骤六：对电池a3进行放电容量测试，其中放电电流分别为i7、i8、i9，放电温度为t2，放电终止电压为2.0v；步骤七：将放电温度分别在t1、t2条件下测试的各组放电容量数据进行归纳整理，并将整理的数据采用专用数学分析软件进行拟合，得到相同温度下，不同放电电流与放电容量的关系，从而评估电池的放电容量。在上述技术方案中，锂锰软包电池a1、a2、a3的型号相同或不同。在上述技术方案中，电池a1放电电流i1、i2、i3大小分别为电流密度与正极表面积的乘积，其中电流密度依次从小到大随机选取。在上述技术方案中，放电温度t1为23℃，t2为60℃。本发明具有如下优点：(1)本发明可以快速、有效判定锂二氧化锰电池容量，可对电池设计及性能的改进提供依据；本发明所述的一种快速判定锂二氧化锰电池容量方法与现有的传统检测方法相比，本发明方法准确性较高，且耗时较少，成本较低，对于电池设计和寿命分析具有很大的参考价值；(2)本发明通过归纳出的容量与电流密度公式可以快速计算出电池可放出的容量，本发明的容量与电流密度公式通用于锂/二氧化锰电池容量的判断；本发明可用于快速判定未使用的锂/二氧化锰电池容量，也可用于快速判定已使用过的锂/二氧化锰电池容量；(3)电池在不同电流密度、不同放电温度放电容量不同，因此本发明可以初步判断电池使用时间(即使用寿命)，根据设备功耗来评估电池使用寿命，从而对电池失效有一定的预知性。附图说明图1为本发明实施例cp223565在23℃和60℃，不同电流密度放电时实测放电曲线。图2为本发明实施例cp305050在23℃和60℃，不同电流密度放电时实测放电曲线。图3为本发明实施例cp503742在23℃和60℃，不同电流密度放电时实测放电曲线数据。图4为本发明实施例放电温度为23℃，当电流密度分别为0.1ma/cm2、1ma/cm2、5ma/cm2时文中所述三种不同型号电池放出容量百分比与电流密度的数据对应关系图。图5为本发明实施例放电温度为60℃，当电流密度分别为0.1ma/cm2、1ma/cm2、5ma/cm2时文中所述三种不同型号电池放出容量百分比与电流密度的数据对应关系图。图6为本发明工艺流程图。具体实施方式下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。快速判定锂/二氧化锰电池放电容量的方法，包括如下步骤：采用随机抽样方式抽取锂锰软包电池，抽取电池a1、电池a2、电池a3；步骤一：计算抽样电池a1的正极片表面积s1，然后对电池a1进行放电容量测试，其中放电电流分别为i1、i2、i3，放电温度为t1，放电终止电压为2.0v；步骤二：计算抽样电池a2的正极片表面积s2，然后对电池a2进行放电容量测试，其中放电电流分别为i4、i5、i6，放电温度为t1，放电终止电压为2.0v；步骤三：计算抽样电池a3的正极片表面积s3，然后对电池a3进行放电容量测试，其中放电电流分别为i7、i8、i9，放电温度为t1，放电终止电压为2.0v；步骤四：对电池a1进行放电容量测试，其中放电电流分别为i1、i2、i3，放电温度为t2，放电终止电压为2.0v；步骤五：对电池a2进行放电容量测试，其中放电电流分别为i4、i5、i6，放电温度为t2,放电终止电压为2.0v；步骤六：对电池a3进行放电容量测试，其中放电电流分别为i7、i8、i9，放电温度为t2，放电终止电压为2.0v；步骤七：将放电温度分别在t1、t2条件下测试的各组放电容量数据进行归纳整理，并将整理的数据采用专用数学分析软件进行拟合，得到相同温度下，不同放电电流与放电容量的关系，从而评估电池的放电容量(如图6所示)。锂锰软包电池a1、a2、a3的型号相同或不同，锂锰软包电池设计灵活，可以根据设计出不同正极表面积的型号，本发明适用于不同型号的电池。电池a1放电电流i1、i2、i3大小分别为电流密度与正极表面积的乘积，，其中电流密度依次从小到大随机选取，其他电流密度也适用。在23℃～60℃范围内锂锰电池可以完全放出容量，选取放电温度t1为23℃(常温)，t2为60℃，由于低温条件下锂锰电池体系放电性能明显受限，所以本发明涉及温度为电池通常工作温度。实施例现将本发明应用于cp223565、cp305050、cp503742锂锰软包电池容量的判定为实施例进行详细说明，对本发明应用于其他型号的锂锰软包电池容量的判定同样具有指导作用。快速判定锂/二氧化锰电池放电容量的方法，包括如下步骤：采用随机抽样方式抽取锂锰电池，抽取电池a1、电池a2、电池a3；步骤一：计算抽样电池a1的正极片表面积s1，s1为79cm2，然后对电池以电流密度分别为0.1ma/cm2、1ma/cm2、5ma/cm2放电容量测试，换算成电流则分别为7.9ma、79ma、395ma，放电温度分别为23℃、60℃,放电终止电压为2.0v；步骤2：计算抽样电池a2的正极片表面积s2，s2为112cm2，然后对电池以电流密度电池可以承受的电流从小到大分别为0.1ma/cm2、1ma/cm2、5ma/cm2放电容量测试，换算成电流则分别为11.2ma、112ma、560ma，放电温度分别为23℃、60℃，放电终止电压为2.0v；步骤3：计算抽样电池a3的正极片表面积s3，s3为116cm2，然后对电池以电流密度分别为0.1ma/cm2、1ma/cm2、5ma/cm2放电容量测试，换算成电流则分别为11.6ma、116ma、580ma，放电温度分别为23℃、60℃，放电终止电压为2.0v；步骤4：结构与数据归纳，将步骤1至步骤3中23℃、60℃下不同电流密度放电数据汇总，建立不同型号、相同电流密度条件下，电流密度与放电容量的关系。锂锰软包电池a1为型号为cp223565，a2为型号为cp305050；a3为型号为cp503742，锂锰软包电池设计灵活，可以根据实际需要设计出不同正极表面积的型号，以上三种型号的电池可为其他型号的电池；由于低温条件下锂锰电池体系放电性能明显受限，所以本发明涉及温度为电池通常工作温度。电池a1放电电流i1、i2、i3大小分别为7.9ma、79ma、395ma,电池a2放电电流i4、i5、i6大小分别为11.3ma、113ma、565ma，电池a3放电电流i7、i8、i9大小分别为11.6ma、116ma、580ma，以上放电电流是依据电流密度与正极表面积的乘积，其中电流密度依次从小到大随机选取分别为0.1ma/cm2、1ma/cm2、5ma/cm2，其他电流密度也适用。在23℃～60℃范围内锂锰电池可以完全放出容量，选取放电温度t1为23℃(常温)，t2为60℃。放电容量测试的测量仪器为新威测试仪，采用其他类型放电容量测试也适用。采用数据整理及归纳为origin8.5绘图及分析软件，采用其他数学方法归纳也适用，关系式可通用于锂/二氧化锰电池容量的判断。图1为本发明实施例cp223565在23℃和60℃，不同电流密度放电时实测放电曲线图，图1中横坐标代表实际放电容量，单位为mah；纵坐标代表某一放电容量下电池的实际电压值，单位为v；由图1可以看出电流密度为5ma/cm2时，放电温度为23℃和60℃时，cp223565实际的放电容量分别为390mah、510mah；电流密度为1ma/cm2时，实际放电容量为592mah、635mah；电流密度为0.1ma/cm2时，实际放电容量为750mah、785mah。图1、图2和图3中，标号1代表5ma/cm2＠23℃，5ma/cm2＠23℃指在23℃条件下，以5ma/cm2的电流密度放电；标号2代表5ma/cm2＠60℃，5ma/cm2＠60℃指在60℃条件下，以5ma/cm2的电流密度放电；标号3代表1ma/cm2＠23℃，1ma/cm2＠23℃指在23℃条件下，以1ma/cm2的电流密度放电；标号4代表1ma/cm2＠60℃，1ma/cm2＠60℃指在60℃条件下，以1ma/cm2的电流密度放电；标号5代表0.1ma/cm2＠23℃，0.1ma/cm2＠23℃指在23℃条件下，以0.1ma/cm2的电流密度放电；标号6代表0.1ma/cm2＠60℃，0.1ma/cm2＠60℃指在60℃条件下，以0.1ma/cm2的电流密度放电。由图2为本发明实施例cp305050在23℃和60℃，不同电流密度放电时实测放电曲线图，图2中横坐标代表实际放电容量，单位为mah；纵坐标代表某一放电容量下电池的实际电压值，单位为v；由图2可以看出电流密度为5ma/cm2时，放电温度为23℃和60℃时，cp305050实际的放电容量分别为850mah、1310mah；电流密度为1ma/cm2时，实际放电容量为1315mah、1590mah；电流密度为0.1ma/cm2时，实际放电容量为1610mah、1702mah。图3为本发明实施例cp503742在23℃和60℃，不同电流密度放电时实测放电曲线，图3中横坐标代表实际放电容量，单位为mah；纵坐标代表某一放电容量下电池的实际电压值，单位为v；由图3可以看出电流密度为5ma/cm2时，放电温度为23℃和60℃时，cp503742实际的放电容量分别为1240mah、1500mah；电流密度为1ma/cm2时，实际放电容量为1650mah、1810mah；电流密度为0.1ma/cm2时，实际放电容量为2010mah、2150mah。图4为放电温度为23℃，当电流密度分别为0.1ma/cm2、1ma/cm2、5ma/cm2时，本发明实施例所述三种不同型号电池放出容量百分比与电流密度的数据对应关系图，其中电池放出容量百分比指电池实际放出容量与额定容量的比值；图中曲线是对相同电流密度条件下放电容量数据的拟合所得，通过拟合得出拟合方程式。图4中，横坐标代表电流密度，单位为ma/cm2，纵坐标代表放出容量百分比，％。图5为放电温度为60℃，当电流密度分别为0.1ma/cm2、1ma/cm2、5ma/cm2时，本发明实施例所述三种不同型号电池放出容量百分比与电流密度的数据对应关系图，图5中，其电池放出容量百分比指电池实际放出容量与额定容量的比值；图5中曲线是对相同电流密度条件下放电容量数据的拟合所得，通过拟合得出拟合方程式。图5中，横坐标代表电流密度，单位为ma/，cm2，纵坐标代表放出容量百分比，％。通过结构与数据归纳，得到不同温度、不同型号、相同电流密度条件下，电流密度与放电容量的关系如下表1所示：表1放电容量与电流密度关放电温度/℃电流密度/ma/cm2关系式23(常温)0.1～5y＝103.3-45.6×(1-e-x/1.34)60(高温)0.1～5y＝101.9-36.8×(1-e-x/1.91)上表中，y＝103.3-45.6×(1-e-x/1.34)中的x为电流密度，单位为ma/cm2；y为放出容量百分比/％。y＝101.9-36.8×(1-e-x/1.91)中的x为电流密度，单位为ma/cm2；y为放出容量百分比/％。以上表1中的关系式可通用于所有的锂/二氧化锰电池容量的判断。为了能够更加清楚的说明本发明所述的一种快速判定锂二氧化锰电池容量方法与现有的传统检测方法相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表2所示：本发明方法电温度为23℃，电流密度为2ma/cm2，现有的传统检测方法为：采用新威放电设备对cp223565电池进行实测，放电温度为23℃，电流密度为2ma/cm2，对比结果如表2所示：表2对比结果表由上表可知，本发明所述的一种快速判定锂二氧化锰电池容量方法与现有的传统检测方法，本发明方法准确性较高，且耗时较少，成本较低，对于电池设计和寿命分析具有很大的参考价值。验证：选取现有其他软包型号cp502440(额定容量1200mah)和cp603742(额定容量1800mah)在放电温度23℃和60℃，电流密度为1ma/cm2条件下放电测试。通过放电仪和计算得出实际容量如表3所示：表3两种型号放电容量验证通过以上验证可知，采用本发明的归纳公式，模拟计算的准确性基本可达到99％以上，本发明可以作为一种快速简单判定电池容量的方法。其它未说明的部分均属于现有技术。当前第1页12