專利名稱:一種鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，其包括調(diào)溫調(diào)濕箱、數(shù)據(jù)采集器和充放電自動(dòng)控制設(shè)備；其特征在于，該充放電自動(dòng)控制設(shè)備用于對(duì)電池的充放電開始和中止時(shí)間、電池靜置時(shí)間、充放電電流的大小、循環(huán)充放次數(shù)以及充放電中止條件進(jìn)行設(shè)定；該調(diào)溫調(diào)濕箱的用于提供室溫條件以低溫條件，以此來獲得鋰離子電池組在常溫和低溫環(huán)境下的一致性。采用檢測(cè)系統(tǒng)可以快速、便捷的對(duì)鋰離子電池在低溫條件下的電性能一致性進(jìn)行檢測(cè)，有效地解決各個(gè)單體電池在常溫條件下電性能一致性良好而在低溫下電性能可能相差較大的缺點(diǎn)，可推廣應(yīng)用于大批量電池的檢測(cè)以及電池配組的篩選，同時(shí)可以提高鋰離子電池組的質(zhì)量，節(jié)約消費(fèi)者更換電池的成本。
【專利說明】一種鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本領(lǐng)域涉及動(dòng)力電池檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè) 系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)道路車輛（包括電動(dòng)汽車、電動(dòng)摩托車等）的研宄與發(fā)展，被認(rèn)為是當(dāng)前解決 世界能源危機(jī)和全球環(huán)境污染的最現(xiàn)實(shí)、最有效的途徑之一。而作為電動(dòng)道路車輛用的電 池是制約其發(fā)展的關(guān)鍵零部件之一。
[0003] 由于鋰離子電池具有比能量高、比功率大、使用壽命長、工作范圍寬等特點(diǎn)，已被 成功應(yīng)用在電動(dòng)道路車輛上。電動(dòng)道路車輛用鋰離子電池通常需要將多個(gè)容量小、電壓低 的單體電池通過并/串聯(lián)的方式組合成容量高、電壓高的電池組。但是由于各單體電池的 一致性差別，電池組經(jīng)過一定的充放電循環(huán)之后性能會(huì)有不同程度的下降，表現(xiàn)為容量衰 減率的加大和電池組內(nèi)單體電池一致性差別變大。特別是在低溫情況下，由于鋰離子電池 采用的是有機(jī)電解液體系，活性物質(zhì)電導(dǎo)率也較低，其低溫性能往往比鉛酸電池和鎳氫電 池等二次電池差，尤其是多串并組合后電池組在低溫下性能急劇減低，即使單體電池在常 溫下體現(xiàn)出良好的一致性，也會(huì)出現(xiàn)在低溫下電池電性能不一致性加劇，使得電池組性能 大大降低。
[0004] 目前，主要通過以下措施來提高或檢測(cè)鋰離子電池組的一致性：⑴電池制造廠 提高工藝水平，在電池出廠前，以電壓、內(nèi)阻等為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電池進(jìn)行篩選，以此來保證一批電 池性能盡可能一致；（2)在使用過程中定時(shí)測(cè)量單電池電壓分布情況，對(duì)電池組中電壓處 于兩端的電池及時(shí)進(jìn)行調(diào)整更換，以保證電池組的不一致性不隨使用時(shí)間而增大；（3)對(duì) 電壓測(cè)量中電壓偏低的電池，進(jìn)行單獨(dú)充電，使其性能恢復(fù)；(4)間隔一定的時(shí)間對(duì)電池組 進(jìn)行小電流涓流充電，促進(jìn)電池組自身的均衡；（5)避免電池過充電，盡量防止電池深放 電；(6)加裝電池組能量均衡系統(tǒng)，對(duì)電池組充放電進(jìn)行智能管理等。
[0005] 但是，上述檢測(cè)系統(tǒng)都是針對(duì)在常規(guī)應(yīng)用環(huán)境的電池一致性的檢測(cè)與評(píng)價(jià)，而無 法很好的保證電池組在低溫環(huán)境下使用時(shí)的一致性。
[0006] 因此，為了更好的檢測(cè)和確保電動(dòng)道路車輛用鋰離子電池組在低溫環(huán)境下的一致 性，須研發(fā)出一種鋰離子電池低溫電性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，以快速、便捷的實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子 電池在低溫條件下的電性能一致性進(jìn)行檢測(cè)，有效地解決各個(gè)單體電池在常溫條件下體現(xiàn) 良好的電性能一致性，而在低溫條件下電性能相差較大的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本實(shí)用新型的目的是提供一種鋰離子電池電性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)鋰 離子電池在低溫條件下的電性能一致性進(jìn)行檢測(cè)，有效地解決各個(gè)單體電池在常溫條件下 體現(xiàn)良好的電性能一致性，而在低溫條件下電性能相差大的問題，可以對(duì)大批量單體鋰離 子電池進(jìn)行檢測(cè)，篩選出合格的單體鋰離子電池配成電池組，保證電池組在低溫環(huán)境下具 有較好的一致性，提高了鋰離子電池組的質(zhì)量，節(jié)約了消費(fèi)者更換電池的成本，具有一定的 經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。
[0008] 為此，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：
[0009] 一種鋰離子電池電性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，其包括調(diào)溫調(diào)濕箱和數(shù)據(jù)采集器；其 中，調(diào)溫調(diào)濕箱，用于對(duì)電池的測(cè)量環(huán)境的濕度和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；并且，對(duì)溫度的調(diào)節(jié) 包括提供常溫和低溫環(huán)境；以及，所述低溫環(huán)境為-30 ±2攝氏度；
[0010] 數(shù)據(jù)采集器，用于采集電池的電壓和電容數(shù)據(jù)；
[0011] 其特征在于，該檢測(cè)系統(tǒng)還包括充放電自動(dòng)控制設(shè)備，該充放電自動(dòng)控制設(shè)備用 于對(duì)電池的充放電開始和中止時(shí)間、電池靜置時(shí)間、充放電電流的大小、循環(huán)充放次數(shù)以及 充放電中止條件進(jìn)行設(shè)定；同時(shí)對(duì)所述數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。
[0012] 其中，所述充放電中止條件包括中止電壓。
[0013] 其中，所述循環(huán)充放電時(shí)間為10次。
[0014] 其中，所述充放電自動(dòng)控制設(shè)備包括多個(gè)子設(shè)備，每個(gè)設(shè)備可用于對(duì)一塊單體鋰 離子電池進(jìn)行控制。
[0015] 其中，所述充放電自動(dòng)控制設(shè)備包括10個(gè)控制端口。
[0016] 其中，所述充放電中止條件為設(shè)定的電壓值。
[0017] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，其在常溫下進(jìn)行常規(guī)的電壓、內(nèi)阻、容量、存儲(chǔ)電壓降等 一致性的篩選檢測(cè)之外，增加低溫下充放電后的循環(huán)壽命檢測(cè)，用以評(píng)價(jià)電池在低溫下的 電化學(xué)特性，從而保證各單體電池在低溫下電性能的一致性，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池合理的配組，保證 電池組在低溫以及常溫充放電時(shí)均具有優(yōu)異的性能。

【附圖說明】

[0018] 圖1中為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖2為實(shí)施例1的充電容量曲線圖；
[0020] 圖3為放電容量曲線圖；

【具體實(shí)施方式】
[0021] 鋰離子電池電性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)1包括：調(diào)溫調(diào)濕箱2和數(shù)據(jù)采集器3 (具體 型號(hào)FLUKE 2620)以及充放電自動(dòng)控制設(shè)備4;其中，調(diào)溫調(diào)濕箱2,用于對(duì)電池的測(cè)量環(huán)境 的濕度和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；并且，對(duì)溫度的調(diào)節(jié)包括提供常溫和低溫環(huán)境，該低溫環(huán)境可 以為_30±2攝氏度；數(shù)據(jù)采集器，用于采集電池的電壓和電容數(shù)據(jù)，以計(jì)算電池的電壓、內(nèi) 阻、容量和存儲(chǔ)電壓降等；其中，該檢測(cè)系統(tǒng)還包括充放電自動(dòng)控制設(shè)備，該充放電自動(dòng)控 制設(shè)備用于對(duì)電池的充放電開始和中止時(shí)間、電池靜置時(shí)間、充放電電流的大小、循環(huán)充 放次數(shù)以及充放電中止條件進(jìn)行設(shè)定；同時(shí)對(duì)所述數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。
[0022] 其中，所述充放電中止條件包括中止電壓；其中，所述循環(huán)充放電時(shí)間為10次； 所述充放電自動(dòng)控制設(shè)備包括多個(gè)子設(shè)備，每個(gè)設(shè)備可用于對(duì)一塊單體鋰離子電池進(jìn)行控 制；所述充放電自動(dòng)控制設(shè)備包括10個(gè)控制端口，用于對(duì)10塊單體電池進(jìn)行充放電控制； 其中，所述充放電中止條件為設(shè)定的電壓值。
[0023] 為了更好地描述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，以下舉例說明使用本實(shí)用新型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過 程。
[0024] 檢測(cè)對(duì)象：國產(chǎn)動(dòng)力鋰離子單體電池，額定電壓3. 7V，標(biāo)稱容量IOAh ;外形尺寸 (長X寬X高）為：133mmX66mmX18mm ;電池的正極活性材料為LiMn2O4，負(fù)極活性材料為 石墨，電解液的主要成分為LiPF 6、EC(碳酸乙烯酯）和DMC(碳酸二甲酯），隔膜為celgard 2325。
[0025] 使用本實(shí)用新型進(jìn)行低溫性能一致性檢測(cè)方法步驟如下：
[0026] 1、設(shè)定充放電自動(dòng)控制設(shè)備的放電開始和中止時(shí)間、電池靜置時(shí)間、充放電電流 的大小、循環(huán)充放次數(shù)以及充放電中止條件；
[0027] 2、將10塊單體鋰離子電池與充放電自動(dòng)控制設(shè)備的10個(gè)控制端口--相連，在 由調(diào)溫調(diào)濕箱2控制的室溫（20°C ±2°C )條件下，采用恒流恒壓充電制度和恒流放電制度 進(jìn)行10次充放電循環(huán)，即將待測(cè)電池在試驗(yàn)溫度條件下以3500mA電流放電，至電池電壓達(dá) 到2. 7V，靜置lh，然后以3500mA恒流充電，至電池電壓達(dá)4. 2V時(shí)轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流 降至350mA時(shí)停止充電，如此循環(huán)充放電10次后，利用數(shù)據(jù)采集器測(cè)量各單體鋰離子電池 的電壓值％，并在室溫（20°C ±2°C)下存儲(chǔ)7天，然后測(cè)量各單體鋰離子電池的電壓值V2， 計(jì)算每個(gè)單體電池存儲(chǔ)前后的電壓降低值Λ V = V1-V2，測(cè)量及計(jì)算結(jié)果如表1所示。
[0028] 表 1
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 一種鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，其包括調(diào)溫調(diào)濕箱和數(shù)據(jù)采集器；其 中， 調(diào)溫調(diào)濕箱，用于對(duì)電池的測(cè)量環(huán)境的濕度和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；并且，對(duì)溫度的調(diào)節(jié) 包括提供常溫和低溫環(huán)境；以及，所述低溫環(huán)境為-30 ±2攝氏度； 數(shù)據(jù)采集器，用于采集電池的電壓和電容數(shù)據(jù)； 其特征在于， 該檢測(cè)系統(tǒng)還包括充放電自動(dòng)控制設(shè)備，該充放電自動(dòng)控制設(shè)備用于對(duì)電池的充放電 開始和中止時(shí)間、電池靜置時(shí)間、充放電電流的大小、循環(huán)充放次數(shù)以及充放電中止條件進(jìn) 行設(shè)定；同時(shí)對(duì)所述數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，所述充放電中止條 件包括中止電壓。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，所述循環(huán)充放電時(shí) 間為10次。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，所述充放電自動(dòng)控 制設(shè)備包括多個(gè)子設(shè)備，每個(gè)設(shè)備可用于對(duì)一塊單體鋰離子電池進(jìn)行控制。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，所述充放電自動(dòng)控 制設(shè)備包括10個(gè)控制端口。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池低溫性能一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，所述充放電中止條 件為設(shè)定的電壓值。
【文檔編號(hào)】G01R31-36GK204269787SQ201420548772
【發(fā)明者】王宏偉, 陶自強(qiáng), 白虹, 付艷玲, 肖海清 [申請(qǐng)人]中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院