一种锂电池充放电特性的快速筛选装置及方法与流程

本发明主要涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种锂电池充放电特性的快速筛选装置及方法。

背景技术：

现有技术中，单个的锂电池电芯寿命高于成组锂电池系统的使用寿命，主要原因是成组锂电池电芯的一致性不够高导致的。锂电池生产的一致性是业界公认的难题，尽管通过如电压、内阻，使用极差系数法、标准差洗漱法和阈值法来筛选相对一致的电池，但电池组内电池一致性就很难维持，其影响因素诸多，如温度场、电池极化、自放电等。因而，电池组内电池一致性的控制就显得格外重要，目前，行业普遍采用电池管理系统来控制电池组内电池的一致性和安全，从而保护电池组，延长产品使用寿命。采用电池管理系统（bms）可以实现电池相对一致性的控制，从而避免由于电池不一致在使用过程中可能造成的过充过放，相对延长电池组的使用寿命。带有均衡功能的电池管理系统在一定程度上环节了电池组的不一致问题，使电池组容量和能量利用率得以最大化。

但是传统筛选装置和方法为常用锂电芯出厂前化成用装置和方法，有如下问题，它们都需要再次增加锂电池的一次充放过程，能量损耗大，降低寿命期间能量效率；另外在进行批量筛选时，需要相当数量的测试格位，需要2小时以上的测试时间，装置和时间成本都高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种锂电池充放电特性的快速筛选装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种锂电池充放电特性的快速筛选装置，包括有锂电池电芯，超级电容器，放电装置，充电装置和检测设备，所述充电装置、放电装置、超级电容器通过强电与锂电池电芯耦接，所述检测设备通过弱电分别与所述充电装置、放电装置和锂电池电芯耦接。

一种采用上述快速筛选装置对锂电池组一致性进行筛选的方法，包括有如下步骤：

1）、选定数量为n的锂电池电芯用于筛选测试，并将它们标号为1-n；

2）、选取任意一块锂电池电芯，通过充电装置给该锂电池电芯充电后，随后将其与超级电容接通，同时并联检测设备，用于实时检测锂电池电芯和超级电容的电压、电流；

3）、令锂电池电芯向超级电容放电，直至两者的电压一致；

4）、通过充电装置向锂电芯充电->锂电芯放电（给超级电容器充电）->超级电容器放电（给锂电芯充电）->锂电芯向放电装置放电，由此完成一轮充放电过程；

5）、检测设备在步骤4）的过程中始终对锂电芯的电压进行实时检测，选取任意一时间点的电压值并进行记录；

6）、更换另一块锂电芯，并重复步骤2）-步骤5），其中，在重复步骤5）时选取同一时间点的电压值进行记录，并将这些记录下的电压值v1-vn进行汇总；

7）、利用公式s²=[（v1-v）^2+(v2-v)^2+…+(vn-v)^2]/n对上述的锂电芯进行分类，其中，s²为方差，v为多次测试后v1/v2…/vn的自身平均电压，根据v1-vn自身无因次方差与s²的差值将锂电芯分为优、良、中、差四类，优、良、中分类库存，针对不同应用需求选择性使用，差类锂电芯采取报废处理。

作为上述方法的改进，在步骤4）中，采用短时高倍率充和短时高倍率放对锂电芯进行充电和放电，短时高倍率充的倍数为2c-5c。

作为上述方法的进一步改进，在步骤4）中，采用间歇工作方式进行充电、放电，以半小时为一循环，前15分钟，放电时间小于充电时间，后15分钟充电时间小于放电时间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：大功率超级电容为无功补偿器件专用，亦需要检测，有专用检测设备，二者合用一套充放强电装置，因此二者结合能有效提高能量利用率，省去充放功率器件等强电装置费用，只需要电压、电流等弱电检测装置费用，费用大大降低；电芯评价方法过程时间大大缩短，有效提高工作效率，降低时间成本；电芯一致性能快、准判定，有利于电芯再分类和成组、系统集成，提高系统的循环充放次数，降低生命周期储能成本。

附图说明

图1为本发明实施例中锂电池充放电特性的快速筛选装置的结构示意图。

具体实施方式

参照附图对本发明中的锂电池充放电特性的快速筛选装置做进一步说明。

如附图所示，本实施例为一种锂电池充放电特性的快速筛选装置，包括有锂电池电芯，超级电容器，放电装置，充电装置和检测设备，所述充电装置、放电装置、超级电容器通过强电与锂电池电芯耦接，所述检测设备通过弱电分别与所述充电装置、放电装置和锂电池电芯耦接。

一种采用上述快速筛选装置对锂电池组一致性进行筛选的方法，包括有如下步骤：

1）、选定数量为n的锂电池电芯用于筛选测试，并将它们标号为1-n；

2）、选取任意一块锂电池电芯，通过充电装置给该锂电池电芯充电后，随后将其与超级电容接通，同时并联检测设备，检测设备可以为市购的若干个电压表和电流表，用于实时检测锂电池电芯和超级电容的电压、电流；之所以在锂电芯上接通一个超级电容，是利用大功率超级电容器作为能量吸收和再释放装置，提高整体能量效率，降低能耗。

3）、令锂电池电芯向超级电容放电，直至两者的电压一致；

4）、通过充电装置向锂电芯充电->锂电芯放电（给超级电容器充电）->超级电容器放电（给锂电芯充电）->锂电芯向放电装置放电，由此完成一轮充放电过程；

5）、检测设备在步骤4）的过程中始终对锂电芯的电压进行实时检测，选取任意一时间点的电压值并进行记录；

6）、更换另一块锂电芯，并重复步骤2）-步骤5），其中，在重复步骤5）时选取同一时间点的电压值进行记录，并将这些记录下的电压值v1-vn进行汇总；

7）、利用公式s²=[（v1-v）^2+(v2-v)^2+…+(vn-v)^2]/n对上述的锂电芯进行分类，其中，s²为方差，v为多次测试后v1/v2…/vn的自身平均电压，根据v1-vn自身无因次方差与s²的差值将锂电芯分为优、良、中、差四类，优、良、中分类库存，针对不同应用需求选择性使用，差类锂电芯采取报废处理。

在步骤4）中，采用短时高倍率充和短时高倍率放对锂电芯进行充电和放电，短时高倍率充的倍数为2c-5c，在短时高倍率充放下，既不影响电芯性能，又能测试电芯的特性，如果在高倍率情况下电芯特性一致性ok，那么常规情况下电芯特性将更加一致，保证系统服务寿命。

在步骤4）中，采用间歇工作方式进行充电、放电，以半小时为一循环，前15分钟，放电时间小于充电时间，后15分钟充电时间小于放电时间，实现测试完成时，电池电量恢复到标准值。

以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。