锂离子电池寿命预测的测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锂离子电池寿命预测的测试方法。
【背景技术】
[0002]锂离子电池被广泛应用移动数码产品，近年来也被作为储能系统用于电动汽车之中。使用寿命是衡量电池性能的重要指标，目前在锂离子电池的研发、检验和选型过程中广泛使用的寿命测试方法是在一定工况下进行循环测试，循环测试法的主要缺点是测试周期长，即使是在一些加速测试方案(如选用快速充放工况和在高温环境下进行测试等)，通常仍需上千个小时才可完成测试，造成的结果是大量的测试资源被占用，产品研发进度慢。因此如能在短时间内获得电池寿命相关的信息将大大缩短相关产品的开发时间，并在锂离子电池开发和选型等领域具有很大的应用价值。
[0003]同时文献研宄表明(A.J.Smith，J.C.Burns，D.X1ng and J.R.Dahn,Interpreting High Precis1n Coulometry Results on L1-1on Cells，J.Electrochem.Soc.158，A1136-A1142，(2011)):锂离子电池的寿命与电池中存在的副反应相关，副反应大的电池寿命短，因此可以通过测量电池中副反应的大小来对电池的寿命进行快速预测。
【发明内容】
[0004]本发明目的是:提供一种锂离子电池寿命预测的测试方法，以通过数十个小时的测试即可提供与锂离子电池寿命相关的特性参数，实现对电池寿命的快速预测。
[0005]本发明的技术方案是:一种锂离子电池寿命预测的测试方法，其包括如下步骤:
[0006]I)测定电池的额定容量:将电池放置在温度恒定在20_30°C中任意一值的环境温箱之中，并保持至少大于两小时的时间，使电池本体的温度与所设置的温度达到一致，之后对电池的容量进行测试，记录电池的额定容量Cap ;
[0007]2)将电池放置在温度恒定在20_50°C中任意一值的环境温箱之中，并保持两小时以上，使电池本体的温度与所设置的温度达到一致，之后在所设温度下将电池充电至达到一 SOC值，对应的开路电压值后用恒压源将电池的电压维持在该电压值，之后电池的充电电流将逐渐降低至一恒定值，记录该恒定值为电流值Ilf ；
[0008]3)计算该电池的Ilf/Cap结果，定性判断锂离子电池寿命优劣。
[0009]在上述技术方案的基础上，进一步包括如下附属技术方案:
[0010]所述步骤S3中Ilf/Cap结果与电池容量衰减速度近似成正比。
[0011 ] 所述步骤S2中的SOC值大于80 %，温度为30-40 °C。
[0012]所述步骤S2中的SOC值大于90 %，温度为40 °C。
[0013]所述步骤SI中的温度为30-40°C。
[0014]所述步骤SI中的温度为20-30°C。
[0015]本发明优点是:
[0016]本发明根据锂离子电池的寿命衰减机理，通过短时间的测试获得与电池寿命相关的特性参数，实现对电池寿命的快速预测，减少测试时间和人员使用，加快产品研发进度。
【附图说明】
[0017]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
[0018]图1为现有技术中某型号锰酸锂电池的SOC-OCV的对应表。
【具体实施方式】
[0019]实施例:正如前述所提到的文献表明，锂离子电池的寿命与电池中存在的副反应相关，副反应大的电池寿命短，可以通过测量电池中副反应的大小来对电池的寿命进行预测。电池中的副反应需消耗电池的电量，造成电池电压的下降，若欲将电池电压维持在某一定值，外部电路需用一定的电流对电池补充电量，所需的电流大小与副反应的大小有一一对应的关系，在本发明中提出通过测量该电流值的大小来实现对锂离子电池的寿命进行预测。而通常该电流值会随电池的SOC (State of Charge充电状态)值和温度的变化而变化。SOC值大时该电流值大，为减小测量误差，优选为SOC值> 80%，更优选为SOC值> 90%。该电流值还随着温度的升高而变大，由于在温度过高的时候可能会损伤电池，温度优选为20?50°C，更优选为30?40°C。
[0020]由此本发明提供了一种锂离子电池寿命预测的测试方法，并包括以下步骤:
[0021]I)测定电池的额定容量:将电池放置在温度恒定在20-50°C的环境温箱之中，并保持至少大于两小时的时间，使电池本体的温度与所设置的温度达到一致，之后对电池的容量进行测试，具体只要通过电池充放电设备按照标准充放电流程进行测试即可，记录电池的额定容量Cap ；
[0022]2)将电池放置在温度恒定在20_50°C中任意一值的环境温箱之中，并保持两小时以上，使电池本体的温度与所设置的温度达到一致，之后在所设温度下将电池充电至达到一 SOC值，对应的开路电压值(OCV)后用恒压源将电池的电压维持在该电压值，之后电池的充电电流将逐渐降低至一恒定值，记录该恒定值为电流值Hf，其中电池的soc值和ocv值存在相对应的关系，并有相关的对应表，图1为现有技术中某型号锰酸锂电池的soc-ocv表；
[0023]3)计算该电池的Ilf/Cap结果，定性判断锂离子电池寿命优劣，根据锂离子电池容量衰减速度与Ilf/Cap值近似成正比关系，可获得即Ilf/Cap大的电池比Ilf/Cap小的电池衰减速度更快，使用寿命更短。
[0024]由此申请人根据以上方法进行验证试验，先将电池置于25°C的环境温箱中两小时后按电池说明书规定的标准流程进行容量测试，测得A电池的Cap-A为10.2Ah，B电池Cap-B为I lAh。之后将A电池和B电池置于40°C的环境温箱中两小时后进行充电至4.150V并将电压恒定在4.150V，测得A电池的Ilf-A为8.2mA,B电池的Ilf-B为10.5mA。B电池I If/Cap值约为A电池的1.2倍，据此定性预测B电池的衰减速率比A电池快，寿命更短。最后对A、B电池进行寿命实测实验，其实验结果为A电池600次循环容量衰减15.1%，B电池600次容量衰减18.7%，即B电池的实测衰减速度约为A电池的1.24倍，很显然本申请的方法能实现快速寿命预测，无需经过寿命实测实验，定性判断锂离子电池寿命优劣，减少测试时间和人员使用，加快产品研发进度。
[0025]当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种锂离子电池寿命预测的测试方法，其特征在于其包括以下步骤: 51)测定电池的额定容量:将电池放置在温度恒定在20-50°C中任意一值的环境温箱之中，并保持至少大于两小时的时间，使电池本体的温度与所设置的温度达到一致，之后对电池的容量进行测试，记录电池的额定容量Cap ; 52)将电池放置在温度恒定在20-50°C中任意一值的环境温箱之中，并保持两小时以上，使电池本体的温度与所设置的温度达到一致，之后在所设温度下将电池充电至达到一SOC值，对应的开路电压值后用恒压源将电池的电压维持在该电压值，之后电池的充电电流将逐渐降低至一恒定值，记录该恒定值为电流值Ilf ; 53)计算该电池的Ilf/Cap结果，定性判断锂离子电池寿命优劣。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池寿命预测的测试方法，其特征在于:所述步骤S3中Ilf/Cap结果与电池容量衰减速度近似成正比。
3.如权利要求2所述的一种锂离子电池寿命预测的测试方法，其特征在于:所述步骤S2中的SOC值大于80%，温度为30-40 °C。
4.如权利要求3所述的一种锂离子电池寿命预测的测试方法，其特征在于:所述步骤S2中的SOC值大于90 %，温度为40 °C。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池寿命预测的测试方法，其特征在于:所述步骤SI中的温度为30-40°C。
6.如权利要求1所述的一种锂离子电池寿命预测的测试方法，其特征在于:所述步骤SI中的温度为20-30°C。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池寿命预测的测试方法，先记录电池的额定容量Cap，再记录电流值Ilf，最后根据电池的Ilf/Cap结果定性判断锂离子电池寿命优劣。本发明根据锂离子电池的寿命衰减机理，通过短时间的测试获得与电池寿命相关的特性参数，实现对电池寿命的快速预测，减少测试时间和人员使用，加快产品研发进度。
【IPC分类】G01R31-36
【公开号】CN104849670
【申请号】CN201510257773
【发明人】徐焕新, 张欢, 韦中乐, 钱广, 张陶玮
【申请人】威睿电动汽车技术（苏州）有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月20日