一种锂离子电池自放电SOC态筛选方法与流程

文档序号:15393058发布日期:2018-09-08 01:31阅读:1358来源:国知局

本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其是涉及一种锂离子电池自放电soc态筛选方法。



背景技术:

随着科技的发展和人们环保意识的提高,发展以电作为动力源的电动汽车来取代现行的燃油汽车已成为一种必然的趋势,而作为电动汽车的核心部件--动力电池其重要性显得尤为突出。

锂离子动力电池因其能量密度高、自放电小、使用寿命长等特点,成为电动汽车用动力电池研发的重点对象。

电动汽车用动力电池需要将多个容量小、电压低的单体电池通过串/并联的方式组合成容量高、电压高的电池组,单体电池的一致性差别直接决定了电池组的性能。自放电作为影响电池组合包体寿命的最大因素之一,如果自放电不一致,在串联数量多时,电池包体间每串电池的soc状态差异变大,出现过充过放的几率很大,包体通常很难熬过100次循环,否则使用价格高昂的bms的均衡系统。目前,判断电池一致性的参数主要有内阻、电压差、容量差以及电池的自放电率等,其中前三个参数相对都容易获取,电池的自放电率主要以单位时间内的电压差来表征。

电池的自放电是指在外电路断开时,由电池内部自发反应引起的电池容量损失,对于锂离子电池来讲这类损失分为两类,一类为内部微短路引起的可逆自放电,这类自放电率正常情况下比较小,另一类为电解液在正负极上的氧化还原导致的容量损失,这部分为不可逆损失。但无论是哪种自放电,电池之间自放电速度都会存在差异,导致电池不一致,如果分选不好,会导致电池包体寿命极短。电池在充电态时由于电芯膨胀微短路会表现很明显,而在放电态可能由于电芯的收缩,微短路也随之降低或消失。

现有技术中,采用在锂离子电池化成过程中将电池充至满电(100%soc),延长搁置时间,记录搁置时各时间点电池的电压,选取特定时间点对应的电压值或单位时间内电压变化的临界值作为筛选自放电的依据;但是这种筛选方法存在明显的缺陷,其一为搁置时间长,耗时长,其二为虽然这种方法对自放电偏大的电池能够较好的进行筛选,但是对于自放电较小的电池,其识别率和精准度都较差,难以进行筛选。



技术实现要素:

为解决上述问题,本发明提供了一种能准确快速最佳soc状态,并在较短时间内分辨自放电电池的锂离子电池自放电soc态筛选方法。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

一种锂离子电池自放电soc态筛选方法,包括以下步骤:

a)测试并绘制锂离子电池的soc-ocv曲线;

b)根据步骤a获得的soc-ocv曲线中的数据求导绘制dv/dq曲线,并根据曲线斜率确定最佳soc范围;

c)将锂离子电池充电调整至步骤b中获得的最佳soc范围内,并进行搁置处理;

d)记录搁置处理中各时间点对应的电压值;

e)计算搁置时间段对应的电压差值或单位时间内的电压变化值;

f)确定同期搁置的自放电大的电池电压差或者单位时间内电压变化的临界值,判断电压差值或单位时间内的电压变化值大于该临界值的锂离子电池为异常电池。

在最佳soc范围内,微小的soc变化均能引起快速的电压下降,甄别率和精准度得到大幅提升;自放电大的电池在短时间内ocv下降幅度远远大于正常电池,能大幅缩短自放电筛选时间。

本发明通过选择最佳soc范围并在此范围内进行短时间有效的搁置处理,获得相关数据筛选并判断电池/电芯的一致性。soc-ocv曲线中的数据求导绘制dv/dq曲线中斜率较大的区间是锂离子电池电压变化最大的区间,也是最明显最易观察的区间,正常电池即使是在这一区间内,其电压(开路电压)的变化值也不是很大,但是对于异常电池,其充电至这一区间,搁置处理后,去电压的变化值较大,往往超出临界值,据此可以判断电池的一致性。在本发明的筛选方法中,先经绘制soc-ocv曲线和dv/dq曲线,判断出最佳的soc范围,并将测试电池和标准电池充电调整至这一soc范围内的同一点或这一soc范围内的同一电压,然后进行搁置处理,并每隔一段时间记录标准电池和测试电池的电压值,最后进行计算和判断。

作为优选,步骤b中,搁置处理在常温下进行。

作为优选,步骤d中,各时间点为搁置处理开始后的每隔一小时。

作为优选,搁置时间为1~30天。

作为优选,锂离子电池为镍钴锰酸锂三元锂离子电池或磷酸铁锂锂离子电池。

因此,本发明具有以下有益效果:

(1)能够准确快速确定用于电池自放电筛选的最佳soc状态;

(2)能够较短时间内分辨自放电过大电池,缩短筛选时间;

(3)能够提高自放电过大电池的筛选识别率和精准度。

附图说明

图1为测试电池的soc-ocv曲线;

图2为测试soc-ocv数据求导得到dv/dq曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。

显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例

本实施例中采用镍钴锰酸锂三元锂离子电池作为筛选对象。

以相对应时间点正常电池/电芯的电压值为标准值,计算测试电池/电芯在相应时间点上电压值与标准值的差值或单位时间内电压变化的临界值作为自放电判断依据。

一种锂离子电池自放电soc态筛选方法,包括以下步骤:

a)测试并绘制锂离子电池的soc-ocv曲线;如图1所示;

b)根据步骤a获得的soc-ocv曲线中的数据求导绘制dv/dq曲线,并根据曲线斜率确定最佳soc范围;如图2所示,画圈标注之处,斜率在整条曲线中最大,因此此区域内电压变化值最明显;按照图2所示,此实施例中,选用soc范围为2~8%,电池/电芯的最后电压范围为3.35~3.48v;

c)将锂离子电池充电调整至步骤b中获得的最佳soc范围内,本实施例中充电至3.48v,并在常温25℃下进行搁置处理,搁置时间为2天;

d)记录搁置处理中各时间点对应的电压值;时间点选取1h,6h,12h,24h等四个时间点;在上述时间点正常电池的电压值依次为3.48v、3.4792v、3.4789v、3.4781v,正常电池短时间内电压下降较小;在上述时间点测试电池的电压值依次为3.48v、3,4789v、3.4753v、3.4741v其短时间内电压下降值较大

e)计算搁置时间段对应的电压差值;

f)确定同期搁置的自放电大的电池电压差或者单位时间内地电压变化的临界值,判断电压差值或单位时间内的电压变化值大于该临界值的锂离子电池为异常电池;由上述数据对比计算可以得出,正常电池在24小时内电压下降值为0.0019v,下降值相对较小,测试电池在24小时内电压下降值为0.0059,下降值相对较大,远远超过三元锂电池24小时内电压变化的临界值,据此方法可以快速判断出电池的一致性。

应当理解的是,对于本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

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