一种评估锂离子电池循环性能的方法和装置与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种评估锂离子电池循环性能的方法和装置。


背景技术：

2.与传统蓄电池相比，锂离子电池因其环境友好、污染小、循环寿命长、没有记忆效应等优点，广泛应用于储能系统和电动汽车之中。
3.库伦效率，即充放电效率，指电池放电容量与同循环过程中充电容量之比。因为充入的电量往往不能全部用来将活性物质转换为充电态，而是有部分被消耗，(例如发生不可逆的副反应)，因此库伦效率往往小于100％。就目前的锂离子电池而言，库伦效率基本都能达到99.9％及以上。但是目前市场上普通的充放电设备的精度通常在0.1％。采用普通的充放电设备测的多个锂离子电池的库伦效率均为99.9％，从而无法区分这些锂离子电池之间的循环性能的优劣。
4.高精度的充放电设备的测量精度可以达到0.001％，但其成本高，使用高精度的充放电设备将会增大测试成本。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种评估锂离子电池循环性能的方法和装置，可以使用普通的充放电测试仪评估多个锂离子电池之间的循环性能的优劣。
6.根据本发明的一方面，提供了一种评估锂离子电池循环性能的方法，该方法，包括如下步骤：
7.s110、对多个所述锂离子电池进行预处理，使预处理后的每一所述锂离子电池的放电容量超过设定阈值；
8.s120、对每一所述锂离子电池进行编号并对每一所述锂离子电池分别以第一设定条件进行库伦效率测试；
9.s130、确定在当前第一设定条件下完成所述库伦效率测试的每一所述锂离子电池的比较库伦效率；
10.s140、根据每一所述锂离子电池的比较库伦效率确定是否有至少两个所述锂离子电池的比较库伦效率相同；
11.若是，则执行s150，若否，则执行s160；
12.s150、改变当前所述第一设定条件，对所述比较库伦效率相同的所述锂离子电池以改变后的所述第一设定条件进行所述库伦效率测试，然后返回至s130；
13.s160、按照循环性能的优劣由优至劣依次输出所述锂离子电池的编号。
14.可选的，所述对每一所述锂离子电池分别以第一设定条件进行库伦效率测试具体包括：
15.将每一所述锂离子电池静置在第一设定温度的环境下，直到所述锂离子电池的温
度与所述第一设定温度的差值不超过设定阈值；
16.对所述锂离子电池以第一设定电流充电至第一设定soc，再以所述第一设定电流放电至第二设定soc，并循环第一设定次数。
17.可选的，所述确定在当前第一设定条件下完成所述库伦效率测试的每一所述锂离子电池的比较库伦效率具体包括：
18.根据设定次序的所述库伦效率测试得到的库伦效率的平均值确定所述比较库伦效率。
19.可选的，所述第一设定温度包括20-55℃；
20.所述第一设定次数包括5-20次；
21.所述第一设定电流包括0.01c-0.1c。
22.可选的，所述改变当前所述第一设定条件具体包括：
23.改变所述第一设定温度和/或所述第一设定电流以及所述第一设定次数。
24.可选的，所述第一设定soc包括100％；
25.所述第二设定soc包括0％。
26.可选的，所述对多个所述锂离子电池进行预处理具体包括：
27.在第二设定温度下，对每一所述锂离子电池进行第二设定次数的标准充放电。
28.可选的，所述第二设定温度包括20-45℃；
29.所述第二设定次数包括10-20次。
30.可选的，所述对每一所述锂离子电池进行第二设定次数的标准充放电具体包括：
31.以所述锂离子电池的供应商规定的充电电流对所述锂离子电池充电至所述供应商规定的充电电压，再以所述供应商规定的放电电流对所述锂离子电池放电至所述供应商规定的放电电压，并循环第二设定次数。
32.根据本发明的另一方面，提供了一种评估锂离子电池循环性能的装置，该装置包括：预处理模块、测试模块、比较库伦效率确定模块、比较模块、测试条件改变模块和输出模块；
33.所述预处理模块用于对多个所述锂离子电池进行预处理，使预处理后的每一所述锂离子电池的放电容量超过设定阈值；
34.所述测试模块用于对预处理后的每一所述锂离子电池进行编号并对每一所述锂离子电池分别以第一设定条件进行库伦效率测试；
35.所述比较库伦效率确定模块用于确定在当前第一设定条件下完成库伦效率测试的每一所述锂离子电池的比较库伦效率；
36.所述比较模块用于根据每一所述锂离子电池的比较库伦效率确定是否有至少两个所述锂离子电池的比较库伦效率相同；
37.所述测试条件改变模块用于在至少两个锂离子电池的比较库伦效率相同时改变当前第一设定条件；
38.所述测试模块还用于对所述比较库伦效率相同的锂离子电池以改变后的第一设定条件进行库伦效率测试；
39.所述输出模块用于在任意两个锂离子电池的比较库伦效率不相同时按照循环性能的优劣由优至劣依次输出锂离子电池的编号。
40.本实施例提供了一种评估锂离子电池循环性能的方法，该方法包括：先对多个锂离子电池进行预处理，对多个锂离子电池进行预处理是为了使锂离子电池完成活化，从而使进行库伦效率测试的锂离子电池的放电容量处于稳定状态，当锂离子电池的放电容量超过设定阈值时，预处理完成。接着在第一设定条件下对每一锂离子电池进行库伦效率测试，然后确定每一锂离子电池的比较库伦效率，若在初始的第一设定条件下完成库伦效率测试得到的任意两个锂离子电池的比较库伦效率不同，则直接按照循环性能的优劣从优到劣依次输出所有锂离子电池的编号。若在初始的第一设定条件下完成的库伦效率测试得到比较库伦效率中有至少两个相等，则改变第一设定条件，对比较库伦效率相等的锂离子电池在改变后的第一设定条件下进行库伦效率测试，若在第一次改变后的第一设定条件下进行库伦效率测试得到的比较库伦效率均不同，则按照循环性能的优劣从优到劣输出所有的锂离子电池的编号。若在第一次改变后的第一设定条件下进行库伦效率测试依然得到至少两个相同的比较库伦效率，则继续改变第一设定条件，并对比较库伦效率相同的锂离子电池在改变后的第一设定条件下的进行库伦效率测试，以此循环，直到当前第一设定条件下完成库伦效率测试后得到的比较库伦效率均不同。本实施例提供的评估锂离子电池循环性能的方法，通过改变第一设定条件，最终使任意两个锂离子电池的比较库伦效率不相等，从而根据比较库伦效率区分多个锂离子电池之间的循环性能的优劣。本实施例提供的方法，可以使用测试精度不高充放电测试仪测试比较库伦效率，无需采用高精度充放电测试仪，从而可以降低测试成本。
41.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1是根据本发明实施例提供的一种评估锂离子电池循环性能的方法的流程示意图；
44.图2是对锂离子电池进行预处理得到的测试结果曲线图；
45.图3是根据本实施例提供的一种评估锂离子电池循环性能的装置的结构示意图。
具体实施方式
46.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
47.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
48.图1是根据本发明实施例提供的一种评估锂离子电池循环性能的方法的流程示意图，参考图1，本实施例提供的方法包括如下步骤：
49.s110、对多个锂离子电池进行预处理，使预处理后的每一锂离子电池的放电容量超过设定阈值。
50.具体的，本实施例提供的多个锂离子电池可以是同种类型的锂离子电池，也可以是不同类型的锂离子电池。由于锂离子电池在使用初期未活化完成，锂离子电池的放电容量不稳定，因此，需要对每一锂离子电池进行预处理，即使锂离子电池完成活化。图2是对锂离子电池进行预处理得到的测试结果曲线图，参考图2，在预处理过程中，锂离子电池的放电容量将逐渐提升，同时对应库伦效率也会出现反常下降的趋势，当锂离子电池的放电容量超过设定阈值后，锂离子电池的放电容量波动比较小，即达到稳定状态，对应的库伦效率也比较稳定。
51.s120、对预处理后的每一锂离子电池进行编号并对每一锂离子电池分别以第一设定条件进行库伦效率测试。
52.具体的，对每一锂离子电池进行编号，可以根据编号识别对应的锂离子电池。库伦效率测试是指将锂离子电池充电至第一设定soc后再放电至第二设定soc。第一设定条件是限制锂离子电池在特定的温度下以特定的电流进行充电至第一设定soc，再以特定的电流放电至第二设定soc，第一设定条件还包括锂离子电池进行库伦效率测试的测试次数。
53.s130、确定在当前第一设定条件下完成库伦效率测试的每一锂离子电池的比较库伦效率。
54.具体的，锂离子电池每完成一次库伦效率测试，将得到一个库伦效率，若对锂离子电池进行多次库伦效率测试，则根据多次库伦效率测试得到的库伦效率确定锂离子电池的比较库伦效率。
55.s140、根据每一锂离子电池的比较库伦效率确定是否有至少两个锂离子电池的比较库伦效率相同。
56.具体的，每一锂离子电池均有一个比较库伦效率，若目前所有的比较库伦效率均不同，则可以根据这些比较库伦效率直接分析出这些锂离子电池的循环性能的优劣。若有至少两个锂离子电池的比较库伦效率相同，则比较库伦效率相同的锂离子电池的循环性能的优劣将无法区分，因此，需要改变第一设定条件，然后再对比较库伦效率相同的锂离子电池再次进行库伦效率测试，即执行s150。
57.若是，则执行s150，若否，则执行s160。
58.s150、改变当前第一设定条件，对比较库伦效率相同的锂离子电池以改变后的第一设定条件进行库伦效率测试，然后返回至s130。
59.具体的，经研究发现，锂离子电池在库伦效率测试过程中有副反应，副反应效率增大，锂离子电池的库伦效率将降低。当进行库伦效率测试的环境温度增大时，锂离子电池的
副反应效率将增大。当进行库伦效率测试的充放电电流的减小时，锂离子电池的副反应效率将增大。因此，当至少两个锂离子电池的比较库伦效率相同时，改变第一设定条件，通过改变第一设定条件改变锂离子电池的副反应效率，当任意两个锂离子电池的副反应效率不同时，任意两个锂离子电池的比较库伦效率将不同。通过改变第一设定条件最终使至少两个锂离子电池在改变后的第一设定条件下得到的比较库伦效率不同。
60.若改变第一设定条件并在改变后的第一设定条件下进行库伦效率测试后获取的任意两个比较库伦效率不同，则执行s160。若改变第一设定条件并在改变后的第一设定条件下进行库伦效率测试后获取的比较库伦效率有至少两个相同，则继续改变第一设定条件，直到在当前第一设定条件下完成的库伦效率测试的锂离子电池的比较库伦效率完全不同。示例性的，设定锂离子电池的数量为五个，五个锂离子电池的编号分别为a、b、c、d、e。在初始的第一设定条件下对这五个锂离子电池的进行库伦效率测试，得到的比较库伦效率分别为99.9％，99.8％，99.9％，99.9％，99.7％，则可以得出编号为a、c和d的锂离子电池的循环性能优于编号为b的锂离子电池的循环性能，编号为b的锂离子电池的循环性能优于编号为e的锂离子电池的循环性能，但编号为a、c和d的锂离子电池之间的循环性能的优劣无法区分，则改变第一设定条件，在改变后的第一设定条件下对编号为a、c和d的锂离子电池进行库伦效率测试，得到的比较库伦效率分别为99.8％，99.8％，99.7％，则可以得出编号为a和c的锂离子电池的循环性能优于编号为d的锂离子电池的循环性能，但编号为a和c的锂离子电池之间的循环性能的优劣无法区分，则继续改变第一设定条件，并在改变后的第一设定条件下再次进行库伦效率测试，得到的比较库伦效率为99.7％和99.6％，则可以得出编号为a的锂离子电池的循环性能优于编号为c的锂离子电池的循环性能。最终可以得出，这五个锂离子电池之间的循环性能的优劣按照从优到劣的编号依次是：a、c、d、b、e。可见本实施例提供的评估锂离子电池循环性能的方法可以使用普通的充放电测试仪辨别多个锂离子电池之间的循环性能的优劣，无需使用高精度的充放电测试仪，从而可以降低测试成本。
61.s160、按照循环性能的优劣由优至劣依次输出锂离子电池的编号。
62.具体的，在当前第一设定条件下得到的比较库伦效率完全不同时，则按照循环性能的优劣由优至劣依次输出锂离子电池的编号。用户可以根据编号的排列顺序了解锂离子电池的循环性能的优劣。若第一设定条件发生至少一次变化后得到任意两个比较库伦效率不同，则执行s160。执行s160时需输出所有锂离子电池的编号，且每一编号都有对应的位置。
63.本实施例提供了一种评估锂离子电池循环性能的方法，该方法包括：先对多个锂离子电池进行预处理，对多个锂离子电池进行预处理是为了使锂离子电池完成活化，从而使进行库伦效率测试的锂离子电池的放电容量处于稳定状态，当锂离子电池的放电容量超过设定阈值时，预处理完成。接着在第一设定条件下对每一锂离子电池进行库伦效率测试，然后确定每一锂离子电池的比较库伦效率，若在初始的第一设定条件下完成库伦效率测试得到的任意两个锂离子电池的比较库伦效率不同，则直接按照循环性能的优劣从优到劣依次输出所有锂离子电池的编号。若在初始的第一设定条件下完成的库伦效率测试得到比较库伦效率中有至少两个相等，则改变第一设定条件，对比较库伦效率相等的锂离子电池在改变后的第一设定条件下进行库伦效率测试，若在第一次改变后的第一设定条件下进行库伦效率测试得到的比较库伦效率均不同，则按照循环性能的优劣从优到劣输出所有的锂离
子电池的编号。若在第一次改变后的第一设定条件下进行库伦效率测试依然得到至少两个相同的比较库伦效率，则继续改变第一设定条件，并对比较库伦效率相同的锂离子电池在改变后的第一设定条件下的进行库伦效率测试，以此循环，直到当前第一设定条件下完成库伦效率测试后得到的比较库伦效率均不同。本实施例提供的评估锂离子电池循环性能的方法，通过改变第一设定条件，最终使任意两个锂离子电池的比较库伦效率不相等，从而根据比较库伦效率区分多个锂离子电池之间的循环性能的优劣。本实施例提供的方法，可以使用测试精度不高充放电测试仪测试比较库伦效率，无需采用高精度充放电测试仪，从而可以降低测试成本。
64.可选的，对每一锂离子电池分别以第一设定条件进行库伦效率测试具体包括：将每一锂离子电池静置在第一设定温度的环境下，直到锂离子电池的温度与第一设定温度的差值不超过设定阈值；对锂离子电池以第一设定电流充电至第一设定soc，再以第一设定电流放电至第二设定soc，并循环第一设定次数。
65.具体的，锂离子电池的温度与第一设定温度的差值不超过设定阈值，可以是锂离子电池的温度与第一设定温度相等，也可以是锂离子电池的温度在第一设定温度的附近波动，但波动的范围不超过设定阈值。循环第一设定次数是指，对锂离子电池以第一设定电流充电至第一设定soc后再以第一设定电流放电至第二设定soc，这样的充放电共循环第一设定次数。示例性的，第一设定次数为10，则以第一设定电流充电至第一设定soc后再以第一设定电流放电至第二设定soc，这样的充放电过程共进行10次。
66.可选的，确定在当前第一设定条件下完成库伦效率测试的每一锂离子电池的比较库伦效率具体包括：根据设定次序的库伦效率测试得到的库伦效率的平均值确定比较库伦效率。
67.具体的，设定次序表示锂离子电池在第一设定条件下进行库伦效率测试的次序。示例性的，第一设定次数为6，则每一锂离子电池均需要进行6次库伦效率测试，则进行第一次库伦效率测试的次序为1，进行第二次库伦效率测试的次序为2，进行第三次库伦效率测试的次序为3
…
进行第六次库伦效率测试的次数为6。本实施例的设定次序可以是多个，示例性的，设定次序可以为4,5,6。则比较库伦效率根据第四次、第五次和第六次进行库伦效率测试后得到的库伦效率的平均值确定。
68.可选的，第一设定温度包括20-55℃；第一设定次数包括5-20次；第一设定电流包括0.01c-0.1c。
69.具体的，改变后的第一设定条件中的第一设定温度依然包括20-55℃，第一设定次数依然包括5-20次，依然第一设定电流包括0.01-0.1c。
70.设置第一设定温度在20＝55℃之间，第一设定电流在0.01＝0.1c之间，可以缩短锂离子电池充电至第一设定soc的时间，也可以缩短锂离子电池放电至第二设定soc的时间。另外，第一设定温度在20＝55℃范围内发生变化时，锂离子电池对应的比较库伦效率的就会发生变化，且可用普通的充放电测试仪进行测试便可得到不同的比较库伦效率，同样的，第一设定次数在5-20次范围内发生变化或者第一设定电流在0.01c＝0.1c范围内发生变化后，使用普通的充放电测试仪进行测试可得到不同的比较库伦效率。
71.可选的，改变当前第一设定条件具体包括：改变第一设定温度和/或第一设定电流以及第一设定次数。
72.具体的，第一设定次数与第一设定温度和第一设定电流有关，当第一设定温度和/或第一设定电流发生变化时，第一设定次数将发生变化。第一设定温度和第一设定电流均会影响锂离子电池的副反应效率，当第一设温度和/或第一设定电流发生变化时，副反应效率将发生变化，最终会使比较库伦效率发生变化。通过改变第一设定条件，改变比较库伦效率，当锂离子电池之间的副反应效率不同时，比较库伦效率将不同，当普通的充放电测试仪显示不同的比较库伦效率时，便可区分锂离子电池之间的循环性能的优劣。
73.可选的，第一设定soc包括100％；第二设定soc包括0％。
74.具体的，设置第一设定soc为100％，第二设定soc为0％，可以使每次库伦效率测试后得到的库伦效率可以准确反应锂离子电池的循环性能。
75.可选的，对多个锂离子电池进行预处理具体包括：在第二设定温度下，对每一锂离子电池进行第二设定次数的标准充放电。
76.可选的，对每一锂离子电池进行第二设定次数的标准充放电具体包括：以锂离子电池的供应商规定的充电电流对锂离子电池充电至供应商规定的充电电压，再以供应商规定的放电电流对锂离子电池放电至供应商规定的放电电压，并循环第二设定次数。
77.具体的，对锂离子电池充电至供应商规定的充电电压后，可以将锂离子电池静置一段时间，然后再以供应商规定的放电电流对锂离子电池放电至供应商规定的放电电压。
78.可选的，第二设定温度包括20＝45℃；第二设定次数包括10＝20次。
79.具体的，将第二设定温度设置在20-45℃范围内，可以缩短锂离子电池的放电容量爬升的时间，缩短测试时间，提高测试效率。设置第二设定次数包括10-20次，可以使锂离子电池完成活化，最终使锂离子电池的放电容量达到稳定状态。
80.图3是根据本实施例提供的一种评估锂离子电池循环性能的装置的结构示意图，参考图3，本实施例提供的装置包括：预处理模块210、测试模块220、比较库伦效率确定模块230、比较模块240、测试条件改变模块250和输出模块260；预处理模块210用于对多个锂离子电池进行预处理，使预处理后的每一锂离子电池的放电容量超过设定阈值；测试模块220用于对预处理后的每一锂离子电池进行编号并对每一锂离子电池分别以第一设定条件进行库伦效率测试；比较库伦效率确定模块230用于确定在当前第一设定条件下完成库伦效率测试的每一锂离子电池的比较库伦效率；比较模块240用于根据每一锂离子电池的比较库伦效率确定是否有至少两个锂离子电池的比较库伦效率相同；测试条件改变模块250用于在至少两个锂离子电池的比较库伦效率相同时改变当前第一设定条件，测试模块220还用于对比较库伦效率相同的锂离子电池以改变后的第一设定条件进行库伦效率测试；输出模块260用于在任意两个锂离子电池的比较库伦效率不相同时按照循环性能的优劣由优至劣依次输出锂离子电池的编号。
81.具体的，预处理模块210与测试模块220连接，测试模块220与比较库伦效率确定模块230连接，比较库伦效率确定模块230与比较模块240连接，比较模块240与测试条件改变模块250和输出模块260连接，测试条件改变模块250与测试模块220连接。
82.本发明实施例提供的评估锂离子电池循环性能的装置与本发明任意实施例提供的评估锂离子电池循环性能的方法具有相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节，详尽本发明任意实施例提供的评估锂离子电池循环性能的方法。
83.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例
如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
84.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。