退役锂电池的配组和使用方法及退役配组电池与流程

1.本发明涉及新能源电池技术领域，尤其是涉及一种退役锂电池的配组和使用方法及退役配组电池。


背景技术：

2.相关技术中指出，在新能源领域，锂电池作为目前使用和制造最多的电池类型，由于其电压平台高，使用寿命长而被广泛使用。随着新能源汽车的不断发展，动力锂电池在使用容量达到80％后，由于其不能满足使用里程而被退役淘汰。如果退役后的动力锂电池直接用于报废资源回收，除增加能耗、污染环境外，对电池本身的使用寿命也是一种浪费。目前，关于退役锂电池的利用主要作为储能系统、微电网、通信基站，而锂电池的安全使用则主要为分级筛选、分类、性能评价、系统控制方法、管理系统等，并未涉及到分选成组后的电压使用要求来提升退役电池的安全性和稳定性。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种退役锂电池的配组和使用方法，所述退役锂电池的配组和使用方法可以提高退役锂电池的安全性和稳定性。
4.本发明还在于提出一种退役配组电池。
5.根据本发明第一方面的退役锂电池的配组和使用方法，包括：将磷酸铁单体电池和三元单体电池配组并组成退役配组电池，或将磷酸铁单体电池和聚合物单体电池配组并组成退役配组电池；对所述退役配组电池中的每种单体电池进行均衡；将所述磷酸铁单体电池的使用状态调整至第一安全使用状态，所述第一安全使用状态包括：所述磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v、所述磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v和所述磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c中的至少一个；将所述三元单体电池或所述聚合物单体电池的使用状态调整至第二安全使用状态，所述第二安全使用状态包括：所述三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.2v、所述三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.2v和所述三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.02c-0.2c中的至少一个。
6.根据本发明实施例的退役锂电池的配组和使用方法，通过控制电压使用范围，延长了退役锂电池的使用寿命，有效的降低了使用风险，提高了退役锂电池的使用安全性和可靠性。
7.在一些实施例中，所述退役配组电池的使用电压等于配组的电池单元组数与所述磷酸铁单体电池的放电电压和所述三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电电压的乘积。
8.在一些实施例中，所述磷酸铁单体电池均衡后的放电电压平台的标准电压为2.8v，所述三元单体电池均衡后的放电电压平台的标准电压为3.0v，所述聚合物单体电池均衡后的放电电压平台的标准电压为2.75v。
9.在一些实施例中，根据电压、容量、内阻、开路电压误差、放电电压平台差和充放电曲线对退役的锂电池单体配组，其中，在同一所述退役配组电池中，相同的单体电池之间满足：容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％。
10.在一些实施例中，在所述将磷酸铁单体电池与三元单体电池或聚合物单体电池配组之前，所述安全使用方法还包括：在拆解后的退役电池单体中挑选满足预定条件的单体电池，所述预定条件包括：外观完整，正负极柱标识完整，单体电池无膨胀，单体电池的开路电压不小于2.5v。
11.根据本发明第二方面的退役配组电池，所述退役配组电池由退役且拆卸后的电池单体配组后组合而成，所述退役配组电池包括：单体电池组，所述单体电池组包括：配组的磷酸铁单体电池和三元单体电池，或，配组的磷酸铁单体电池和聚合物单体电池，且所述单体电池组中的任一种单体电池都已均衡处理；控制器，所述控制器与所述磷酸铁单体电池和所述三元单体电池或所述聚合物单体电池相连，其中，所述控制器用于控制所述磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v，和/或，所述磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v，和/或，所述磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c；所述控制器用于控制所述三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.2v，和/或，所述三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.2v，和/或，所述三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.02c-0.2c。
12.根据本发明第二方面的退役配组电池，通过控制分选电压、内阻、容量、平台电压和充放电曲线，以此来控制退役电池的重组模式，延长了退役锂电池的使用寿命，有效的降低了使用风险，提高了退役锂电池的使用安全性和可靠性。
13.在一些实施例中，退役配组电池还包括：多个pack板，多个所述pack板与多个单体电池一一对应，所述pack板串接于对应的所述磷酸铁单体电池、三元单体电池或聚合物单体电池的负极引线上，用于检测所述磷酸铁单体电池、三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压。
14.在一些实施例中，所述pack板上喷涂有三防漆。
15.在一些实施例中，所述控制器用于控制所述退役配组电池的使用电压等于配组的电池单元组数与所述磷酸铁单体电池的放电电压和所述三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电电压的乘积。
16.在一些实施例中，根据电压、容量、内阻、开路电压误差、放电电压平台差和充放电曲线对退役的锂电池单体配组，其中，在同一所述退役配组电池中，相同的单体电池之间满足：容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％。
17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.图1是退役锂电池循环寿命示意图。
具体实施方式
19.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
20.下面描述根据本发明第一方面实施例的退役锂电池的配组和使用方法，包括：将磷酸铁单体电池和三元单体电池配组并组成退役配组电池，或将磷酸铁单体电池和聚合物单体电池配组并组成退役配组电池；对退役配组电池中的每种单体电池进行均衡；将磷酸铁单体电池的使用状态调整至第一安全使用状态，第一安全使用状态包括：磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v、磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v和磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c中的至少一个；
21.将三元单体电池或聚合物单体电池的使用状态调整至第二安全使用状态，第二安全使用状态包括：三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.2v、三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.2v和三元单体电池或聚合物单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.02c-0.2c中的至少一个。
22.也就是说，第一安全使用状态可以是磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v、磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v和磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c中的一个，也可以是磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v、磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v和磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c中的两个，还可以是磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v、磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v和磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c三个。
23.第二安全使用状态可以是三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.2v、三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.2v和三元单体电池或聚合物单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.02c-0.2c中的一个，也可以是三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.2v、三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.2v和三元单体电池或聚合物单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.02c-0.2c中的两个，还可以是三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.2v、三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止
电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.2v和三元单体电池或聚合物单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.02c-0.2c三个。
24.例如，磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压可以提高0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v、0.11v、0.12v、0.13v、0.14v、0.15v等等，磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压可以降低0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v、0.11v、0.12v、0.13v、0.14v、0.15v等等，磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流可以升高0.05c、0.06c、0.08c、0.1c、0.14c、0.15c、0.18c、0.2c等等。
25.例如，三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压可以提高0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v、0.11v、0.12v、0.13v、0.14v、0.15v、0.18v、0.2v等等，三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压可以降低0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v、0.11v、0.12v、0.13v、0.14v、0.15v、0.18v、0.2v等等，三元单体电池或聚合物单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流可以升高0.02c、0.03c、0.05c、0.06c、0.08c、0.1c、0.14c、0.15c、0.18c、0.2c等等。
26.根据本发明实施例的退役锂电池的配组和使用方法，通过控制电压使用范围，延长了退役锂电池的使用寿命，有效的降低了使用风险，提高了退役锂电池的使用安全性和可靠性。
27.优选地，对退役配组电池中的每种单体电池采用bms(电池管理系统)进行均衡。
28.在一些实施例中，磷酸铁单体电池的充电电压较均衡时的充电电压平台的标准电压降低0.05v-0.1v，三元单体电池或聚合物单体电池的充电电压较均衡时的充电电压平台的标准电压降低0.05v-0.1v。由此，保证了充电时电池的安全性。
29.例如，磷酸铁单体电池的充电电压较均衡时的充电电压平台的标准电压可以降低0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v等等，三元单体电池或聚合物单体电池的充电电压较均衡时的充电电压平台的标准电压可以降低0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v等等。
30.在本发明的一些实施例中，退役配组电池的使用电压等于配组的电池单元组数与磷酸铁单体电池的放电电压和三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压的乘积。
31.在本发明的一些实施例中，磷酸铁单体电池均衡后的放电电压平台的标准电压为2.8v，三元单体电池均衡后的放电电压平台的标准电压为3.0v，聚合物单体电池均衡后的放电电压平台的标准电压为2.75v。
32.在本发明的一些实施例中，根据电压、容量、内阻、开路电压误差、放电电压平台差和充放电曲线对退役的锂电池单体配组，其中，在同一退役配组电池中，相同的单体电池之间满足：容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％。
33.也就是说，在同一退役配组电池中，磷酸铁单体电池之间满足：容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％；三元单体电池之间满足：容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％；聚合物单体电池之间满足：
容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％。
34.例如，相同的单体电池之间的容量误差可以为15％、13％、11％、9％、7％、5％、3％、1％、0％等等，相同的单体电池之间的内阻误差可以为5％、4％、3％、2％、1％、0％，相同的单体电池之间的放电电压平台的电压值误差可以为0.09v、0.07v、0.05v、0.03v、0.01v、0v等等，相同的单体电池之间的充放电曲线重合度可以为97％、98％、99％、100％等等。
35.在本发明的一些实施例中，在将磷酸铁单体电池与三元单体电池或聚合物单体电池配组之前，安全使用方法还包括：在拆解后的退役电池单体中挑选满足预定条件的单体电池，预定条件包括：外观完整，正负极柱标识完整，单体电池无膨胀，单体电池的开路电压不小于2.5v。
36.下面描述根据本发明第二方面实施例的退役配组电池，退役配组电池由退役且拆卸后的电池单体配组后组合而成，退役配组电池包括：单体电池组和控制器。
37.具体地，单体电池组包括：配组的磷酸铁单体电池和三元单体电池，或，配组的磷酸铁单体电池和聚合物单体电池，且单体电池组中的任一种单体电池都已均衡处理；控制器与磷酸铁单体电池和三元单体电池或聚合物单体电池相连。
38.其中，控制器用于控制磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v，和/或，磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v，和/或，磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c；控制器用于控制三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.2v，和/或，三元单体电池或聚合物单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.2v，和/或，三元单体电池或聚合物单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.02c-0.2c。
39.也就是说，控制器可以控制磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v，或，磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v，或，磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c。
40.控制器可以还控制磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v和磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v，或，磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v和磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c，或，磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v和磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c。
41.控制器也可以控制磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压提高0.05v-0.15v、磷酸铁单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压降低0.05v-0.15v和磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流升高0.05c-0.2c。
42.例如，磷酸铁单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压可以提高0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v、0.11v、0.12v、0.13v、0.14v、0.15v等等，磷酸铁
单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压可以降低0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v、0.11v、0.12v、0.13v、0.14v、0.15v等等，磷酸铁单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流可以升高0.05c、0.06c、0.08c、0.1c、0.14c、0.15c、0.18c、0.2c等等。
43.例如，三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压较均衡时的放电电压平台的标准电压可以提高0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v、0.11v、0.12v、0.13v、0.14v、0.15v、0.18v、0.2v等等，三元单体电池或所述聚合物单体电池的放电截止电压较均衡时的放电截止电压可以降低0.05v、0.06v、0.07v、0.08v、0.09v、0.10v、0.11v、0.12v、0.13v、0.14v、0.15v、0.18v、0.2v等等，三元单体电池或聚合物单体电池的放电截止电流较均衡时的放电截止电流可以升高0.02c、0.03c、0.05c、0.06c、0.08c、0.1c、0.14c、0.15c、0.18c、0.2c等等。
44.根据本发明第二方面实施例的退役配组电池，通过控制分选电压、内阻、容量、平台电压和充放电曲线，以此来控制退役电池的重组模式，延长了退役锂电池的使用寿命，有效的降低了使用风险，提高了退役锂电池的使用安全性和可靠性。
45.在本发明的一些实施例中，退役配组电池还包括：多个pack板。多个pack板与多个单体电池一一对应，pack板串接于对应的磷酸铁单体电池、三元单体电池或聚合物单体电池的负极引线上，用于检测磷酸铁单体电池、三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压。由此，保证了放电时电池的安全，减少了使用风险。
46.在本发明的一些实施例中，pack板上喷涂有三防漆，加强了对电路板的保护。
47.在本发明的一些实施例中，控制器用于控制退役配组电池的使用电压等于配组的电池单元组数与磷酸铁单体电池的放电电压和三元单体电池或聚合物单体电池的放电电压的乘积。
48.在本发明的一些实施例中，根据电压、容量、内阻、开路电压误差、放电电压平台差和充放电曲线对退役的锂电池单体配组，其中，在同一退役配组电池中，相同的单体电池之间满足：容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％。
49.也就是说，在同一退役配组电池中，磷酸铁单体电池之间满足：容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％；三元单体电池之间满足：容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％；聚合物单体电池之间满足：容量误差不大于15％，内阻误差不大于5％，放电电压平台的电压值误差不大于0.09v，充放电曲线重合度不小于97％。
50.例如，相同的单体电池之间的容量误差可以为15％、13％、11％、9％、7％、5％、3％、1％、0％等等，相同的单体电池之间的内阻误差可以为5％、4％、3％、2％、1％、0％，相同的单体电池之间的放电电压平台的电压值误差可以为0.09v、0.07v、0.05v、0.03v、0.01v、0v等等，相同的单体电池之间的充放电曲线重合度可以为97％、98％、99％、100％等等。
51.下面将参考图1描述根据本发明一个具体实施例的退役配组电池。
52.参照图1所示，对退役磷酸铁锂电池按照内阻差3.5％；容量差2％；放电平台差
0.015v；充放电曲线重合度98％的分类重组依据，组装48v29ah磷酸铁锂电池组。使用电压范围45-57v，其中放电电压45v，充电电压57v，截至电流0.03c，整体循环接近800次，其容量保持率在93％。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
54.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
55.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
56.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
57.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。