一种锂二次电池组队方法与流程

文档序号:19380707发布日期:2019-12-11 00:21阅读:205来源:国知局

本发明涉及电池技术领域,特别是涉及一种锂二次电池组队方法。



背景技术:

随着锂二次电池技术的快速发展,锂二次电池作为动力、储能电源亦开始得到大量应用。对于大功率的动力电源,通常将若干个单体电池串联或并联形成电池组,共同工作,电池组中由于多个单体电池的情况不同,因此在工作运行中,每个单体电池的充电效率与输出能力也不尽相同,从而为电池组的输出及充电管理带来很大的挑战,使得充电与输出管理系统复杂化的同时,也带来了成本的提高。同时,由于各单体电池的充电和输出能力不同,因此,随着工作时间的延长,电池组整体的充电和输出会严重不平衡,从而影响整个电池组的正常工作。



技术实现要素:

本发明提供了一种锂二次电池组队方法,通过测量单体电池在同一电流下的容量增加速度以及下降速度,从而在容量相近的电池组成的组中挑选出输出性能相近的电池,提高电池组中单体电池输出的一致性,从而有利于电池组的充电以及输出的控制与管理,延长电池组的寿命。

具体的方案如下:

一种锂二次电池组队方法,其包括以下步骤:

1)、将容量差在第一阈值以内的电池,以10-35ma的电流充电8-16小时,同时同步测量电池soc(%),对soc增加量进行时间微分,获得soc增加速度dδsoc+/dδt;

2)、静置0.2-2.5h,将soc增加速度在第二阈值以内的电池进行一次组队;

3)、将上述一次组队后在同一组队内的电池充电至饱和,以10-35ma的电流放电8-16小时,同时同步测量电池soc(%),对soc减少量进行时间微分,获得soc下降速度dδsoc-/dδt;

4)、静置0.5-2.5h,将soc下降速度在第三阈值以内的电池进行二次组队。

进一步的,所述第一阈值为0.5-3.5%。

进一步的,所述第二阈值为1.5-8.5%。

进一步的,所述第三阈值为2.5-6.5%。

进一步的,所述步骤2中,静置1h。

一种锂二次电池的化成与组队方法,其中包括上述的组队方法将单体电池组队,所述化成包括以下步骤:

(1)、以0.15-0.35c的电流恒流充电至电池电压为2.7v;

(2)、停止充电,静置2-6小时;

(3)、以2.7v恒压充电,直至充电电流成为涓流以下,其中,上述涓流充电电流为0.03μa;

(4)、停止充电,静置2.5-3.5小时;

(5)、以2.5-3.8v的交流电压,35-50hz的频率进行交流充电,充电时间为1.5-3.5小时;

(6)、停止充电,静置5-7小时;

(7)、以0.55-0.85c的电流恒流充电至终止电压为4.0-4.2v;

(8)、停止充电,静置0.5-3.0小时;

(9)、以步骤(7)的终止电压恒压充电,直至充电电流成为涓流以下,其中,上述涓流充电电流为0.02μa;

(10)、以3.8-4.4v的交流电压,55-85hz的频率进行交流充电,充电时间为2.5-6.5小时;

(11)、停止充电,静置2-6小时;

(12)、以0.55-0.95c的电流恒流充电至终止电压为4.5v;

(13)、停止充电,静置0.5-3小时;

(14)、以0.2-0.6c的放电电流放电至电池电压为2.1v;

(15)、重复上述步骤(1)-步骤(14)3-4次;

(16)、以0.6-1c的充电电流充电至电池电压为4.5v,最后恒压4.5v充电5-6小时。

本发明具有如下有益效果:

1、通过将容量增加和容量下降速度相同的电池组在一队,从而使得电池组中的电池的充电和输出能力均一化;

2、通过递进式低倍率恒流充电以及递进式恒压充电的化成,可以进一步完善sei膜的形态,形成分层、且每层致密度不同的sei膜,从而控制锂离子的嵌入与脱出,抑制电极材料结构的劣化,延长电池的使用寿命。

3、采用交流充电的化成工艺,通过电流的方向变化,使的电极材料的氧化还原方式的高频变化,从而提高电极材料表面sei膜的柔韧性,在高频率充电使用的工况下不易破损,从而稳定保护电极材料的结构,提高电池的使用寿命。

具体实施方式

本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述,但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。

实施例1

(1)、以0.25c的电流恒流充电至电池电压为2.7v;

(2)、停止充电,静置3.5小时;

(3)、以2.7v恒压充电,直至充电电流成为涓流以下,其中,上述涓流充电电流为0.03μa;

(4)、停止充电,静置2小时;

(5)、以3.5v的交流电压,50hz的频率进行交流充电,充电时间为2小时;

(6)、停止充电,静置5.5小时;

(7)、以0.6c的电流恒流充电至终止电压为4.0v;

(8)、停止充电,静置1小时;

(9)、以步骤(7)的终止电压恒压充电,直至充电电流成为涓流以下,其中,上述涓流充电电流为0.02μa;

(10)、以4.2v的交流电压,65hz的频率进行交流充电,充电时间为5小时;

(11)、停止充电,静置3小时;

(12)、以0.8c的电流恒流充电至终止电压为4.5v;

(13)、停止充电,静置1.5小时;

(14)、以0.2c的放电电流放电至电池电压为2.1v;

(15)、重复上述步骤(1)-步骤(14)2次;

(16)、以0.6c的充电电流充电至电池电压为4.5v,最后恒压4.5v充电5小时。

(17)、将容量差在1%以内的电池,以15ma的电流充电10小时,同时同步测量电池soc(%),对soc增加量进行时间微分,获得soc增加速度dδsoc+/dδt;

(18)、静置1h,将soc增加速度在2%以内的电池进行一次组队;

(19)、将上述一次组队后在同一组队内的电池充电至饱和,以15ma的电流放电15小时,同时同步测量电池soc(%),对soc减少量进行时间微分,获得soc下降速度dδsoc-/dδt;

(20)、静置1h,将soc下降速度在3%以内的电池进行二次组队。

实施例2

(1)、以0.3c的电流恒流充电至电池电压为2.7v;

(2)、停止充电,静置5小时;

(3)、以2.7v恒压充电,直至充电电流成为涓流以下,其中,上述涓流充电电流为0.03μa;

(4)、停止充电,静置5小时;

(5)、以3.8v的交流电压,35hz的频率进行交流充电,充电时间为3.5小时;

(6)、停止充电,静置5小时;

(7)、以0.6c的电流恒流充电至终止电压为4.2v;

(8)、停止充电,静置1小时;

(9)、以步骤(7)的终止电压恒压充电,直至充电电流成为涓流以下,其中,上述涓流充电电流为0.02μa;

(10)、以4.3v的交流电压,75hz的频率进行交流充电,充电时间为5小时;

(11)、停止充电,静置3小时;

(12)、以0.75c的电流恒流充电至终止电压为4.5v;

(13)、停止充电,静置1小时;

(14)、以0.3c的放电电流放电至电池电压为2.1v;

(15)、重复上述步骤(1)-步骤(14)3次;

(16)、以0.75c的充电电流充电至电池电压为4.5v,最后恒压4.5v充电3小时。

(17)、将容量差在2%以内的电池,以20ma的电流充电10小时,同时同步测量电池soc(%),对soc增加量进行时间微分,获得soc增加速度dδsoc+/dδt;

(18)、静置2h,将soc增加速度在5%以内的电池进行一次组队;

(19)、将上述一次组队后在同一组队内的电池充电至饱和,以25ma的电流放电10小时,同时同步测量电池soc(%),对soc减少量进行时间微分,获得soc下降速度dδsoc-/dδt;

(20)、静置2h,将soc下降速度在5%以内的电池进行二次组队。

实施例3

(1)、以0.5c的电流恒流充电至电池电压为2.7v;

(2)、停止充电,静置6小时;

(3)、以2.7v恒压充电,直至充电电流成为涓流以下,其中,上述涓流充电电流为0.03μa;

(4)、停止充电,静置2小时;

(5)、以3.6v的交流电压,50hz的频率进行交流充电,充电时间为3小时;

(6)、停止充电,静置3小时;

(7)、以0.6c的电流恒流充电至终止电压为4.2v;

(8)、停止充电,静置1小时;

(9)、以步骤(7)的终止电压恒压充电,直至充电电流成为涓流以下,其中,上述涓流充电电流为0.02μa;

(10)、以4.4v的交流电压,80hz的频率进行交流充电,充电时间为5小时;

(11)、停止充电,静置3小时;

(12)、以0.7c的电流恒流充电至终止电压为4.5v;

(13)、停止充电,静置3小时;

(14)、以0.6c的放电电流放电至电池电压为2.1v;

(15)、重复上述步骤(1)-步骤(14)2次;

(16)、以0.6c的充电电流充电至电池电压为4.5v,最后恒压4.5v充电3小时。

(17)、将容量差在3%以内的电池,以35ma的电流充电16小时,同时同步测量电池soc(%),对soc增加量进行时间微分,获得soc增加速度dδsoc+/dδt;

(18)、静置2h,将soc增加速度在8%以内的电池进行一次组队;

(19)、将上述一次组队后在同一组队内的电池充电至饱和,以35ma的电流放电16小时,同时同步测量电池soc(%),对soc减少量进行时间微分,获得soc下降速度dδsoc-/dδt;

(20)、静置1h,将soc下降速度在6%以内的电池进行二次组队。

对比例1:

采用以下步骤进行化成和组队:

1)0.05c充电至soc为20%,

2)、0.5c充电至截止电压4.3v,

3)、4.3v恒压充电至充电电流小于0.01c。

4)、将容量差在3%以内的单体电池进行组队,测试组队后的电池组的循环数据。

下表为实施例与对比例的测试数据,工作温度为25摄氏度,循环电流为0.2c,充电截止电压4.5v,放电截止电压2.1v。可见,与采用常规化成工艺和组队方法的对比例相比,本发明的电池高频率充放电的工况下表现出了优异的可逆容量,具有远超常规水平的循环寿命,且电池在多次循环后电池组输出能力稳定。

表1

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

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