專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)損診斷電池性能的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池直流內(nèi)阻測(cè)試領(lǐng)域，更具體是指鋰離子電池在充放電過(guò)程中，根據(jù)其在放電(充電)開(kāi)始或結(jié)束時(shí)的瞬間電壓突變計(jì)算電池直流放電(充電)內(nèi)阻， 并根據(jù)該直流放電(充電)內(nèi)阻確定電池性能的方法。
背景技術(shù)：
目前，提供一種包含鋰離子電池的充放電設(shè)備，例如鋰離子電池自動(dòng)檢測(cè)裝置，實(shí)施鋰離子充放電過(guò)程全程監(jiān)控，檢測(cè)鋰離子電池實(shí)時(shí)端電壓，流經(jīng)電池的電流以及電池容量。作為如上所述的自動(dòng)檢測(cè)裝置，提供以一種利用鋰離子電池放電(充電)開(kāi)始和放電結(jié)束時(shí)瞬間突變電壓差值和瞬時(shí)電流的比值確定電池性能的方法，且稱(chēng)該比值為直流放電 (充電)內(nèi)阻。具體地，提供一種表達(dá)在放電(充電)時(shí)電池直流放電(充電)內(nèi)阻與電池性能的技術(shù)，該技術(shù)利用鋰離子直流放電(充電)內(nèi)阻確定電池性能。因?yàn)閷?duì)于鋰離子電池而言，電池內(nèi)阻分為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。歐姆內(nèi)阻由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化內(nèi)阻是指電化學(xué)反應(yīng)時(shí)由極化引起的電阻，包括電化學(xué)極化和濃差極化引起的電阻。電池內(nèi)電阻會(huì)隨著不同的輸出電流、電池使用次數(shù)、溫度及老化狀況而有不同，電池的內(nèi)阻是電池最為重要的特性參數(shù)之一，它是表征電池壽命以及電池運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)，是衡量電子和離子在電極內(nèi)傳輸難易程度的主要標(biāo)志。然而實(shí)際生產(chǎn)中鋰離子電池內(nèi)阻由電池內(nèi)阻儀測(cè)出，采用1000Hz的交流信號(hào)測(cè)試，需要在電池未加負(fù)載的情況下測(cè)出，為鋰電測(cè)試帶來(lái)很多不便，本發(fā)明提供一種可以在線進(jìn)行確定電池直流放電(充電)內(nèi)阻，從而在負(fù)載或檢測(cè)過(guò)程中即能確定電池性能。在鋰離子電池流出大量電流的瞬間，此時(shí)電池端電壓將會(huì)有突降的變化。當(dāng)電池放電結(jié)束時(shí)，端電壓將會(huì)有突升的情形，此突升、突降的變化斜率與電池內(nèi)阻有密切關(guān)系。 首先當(dāng)電池開(kāi)始放電后，有一個(gè)瞬間壓降Δυ ，這是由電池的歐姆內(nèi)阻引起的。這部分內(nèi)阻即所要測(cè)量的直流內(nèi)阻，歐姆內(nèi)阻引起的電壓變化一般維持很短時(shí)間，之后電池電壓緩慢下降，此階段的電壓下降包括了極化作用產(chǎn)生的壓降以及電池荷電狀態(tài)變化引起的電池開(kāi)路電壓下降。此階段的電池內(nèi)阻主要是由電化學(xué)反應(yīng)中離子濃度造成的，其數(shù)值隨著電流強(qiáng)度和檢測(cè)時(shí)間的不同而不同。當(dāng)電池停止放電時(shí)，電池電壓有一個(gè)瞬間的上升，其變化值為AU2，其大小與AUl相同，也是由于電池的歐姆內(nèi)阻引起的，直流法一般都是通過(guò)測(cè)量這一上升電壓值來(lái)計(jì)算出內(nèi)阻的。之后是一個(gè)電壓逐漸上升的過(guò)程，表明電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)完成，極化作用逐漸消失，最后電池電壓趨向一個(gè)穩(wěn)定值。電池充電過(guò)程電壓變化正好相反，歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻引起的電壓變化△ U為正值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種利用直流放電(充電)內(nèi)阻確定電池性能的方法，該方法簡(jiǎn)單易行，評(píng)估準(zhǔn)確。
本發(fā)明具體方法步驟如下在鋰離子電池充放電過(guò)程中在線監(jiān)測(cè)流經(jīng)多個(gè)電池的電流值和端電壓；檢測(cè)并記錄鋰離子電池放電(充電)開(kāi)始或者結(jié)束時(shí)的電池突變電壓值；檢測(cè)并記錄鋰離子電池放電(充電)開(kāi)始或結(jié)束時(shí)流經(jīng)電池的瞬時(shí)電流值；將多個(gè)電池的突變電壓值除以瞬時(shí)電流值，所得稱(chēng)為電池的直流放電(充電)內(nèi)阻；參考預(yù)先確定的電池標(biāo)準(zhǔn)直流放電(充電)內(nèi)阻確定電池性能，并根據(jù)電池直流放電(充電)內(nèi)阻分選電池。其中，鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)直流放電(充電)內(nèi)阻由以下步驟給出統(tǒng)計(jì)相同型號(hào)相同工藝的鋰離子電池在相同倍率充放電情況下，測(cè)試電池在放電結(jié)束后的直流放電(充電) 內(nèi)阻，取其中的中間偏上值或分布密集區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)值。本發(fā)明的有益效果是可以進(jìn)行在線監(jiān)控、測(cè)量準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單易行，能夠監(jiān)控鋰離子電池的極化情況，并對(duì)電池性能無(wú)損，可以準(zhǔn)確確定鋰離子電池的性能。


圖1是用于說(shuō)明鋰離子電池間歇放電時(shí)電壓變化示意圖；圖2是用于說(shuō)明某一款電池在一定倍率下的充放電記錄電壓變化曲線和電壓突變情況；圖3是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明計(jì)算方法統(tǒng)計(jì)某一款電池的直流放電內(nèi)阻標(biāo)準(zhǔn)值；圖4是用于說(shuō)明根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明監(jiān)控某一款電池的直流放電內(nèi)阻與交流測(cè)試所得內(nèi)阻比較。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例1 利用鋰離子電池巡檢裝置，給某一種鋰離子做充放電測(cè)試，并記錄充放電過(guò)程中電流、電壓值，取其中一個(gè)完整的充放電過(guò)程，以記錄序號(hào)(代表測(cè)試時(shí)間)為X軸，電池電壓為Y軸作圖，從圖中可以看出電壓隨充放電時(shí)間的變化，容易看出在放電開(kāi)始和放電結(jié)束都出現(xiàn)突變，參考附圖2。計(jì)算放電開(kāi)始時(shí)刻的電壓突降變化值，取放電開(kāi)始時(shí)刻電流瞬時(shí)值，用電壓突降變化值除以電流瞬時(shí)值，得到電池的直流放電內(nèi)阻。統(tǒng)計(jì)20個(gè)直流放電內(nèi)阻大小，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)附圖3，取其中的中間偏上值或分布密集區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)值(在這里從圖中可以看出直流放電內(nèi)阻普遍集中在80以下，故取80為直流放電內(nèi)阻標(biāo)準(zhǔn)值)。當(dāng)這款電池在制作過(guò)程中分容或使用過(guò)程中，便可以利用該標(biāo)準(zhǔn)值確定電池性能，當(dāng)直流放電內(nèi)阻大于標(biāo)注值時(shí)電池認(rèn)為電池性能不合格，當(dāng)直流放電內(nèi)阻小于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)認(rèn)為電池性能合格。實(shí)施例2 選取不同內(nèi)阻電池做循環(huán)測(cè)試，分別取每個(gè)電池循環(huán)測(cè)試過(guò)程中第2個(gè)完整的充放電過(guò)程，記錄放電開(kāi)始電壓突變值和電流瞬時(shí)值。計(jì)算每個(gè)電池直流放電內(nèi)阻，比較直流放電內(nèi)阻與交流測(cè)試所得內(nèi)阻之間的關(guān)系。并以交流測(cè)試所得內(nèi)阻為X軸，直流放電內(nèi)阻為Y軸作圖，得到附圖4。從附圖4可以看出，直流放電內(nèi)阻與交流測(cè)試所得電池內(nèi)阻變化基本一致，說(shuō)明直流放電內(nèi)阻對(duì)電池性能估測(cè)與交流放電內(nèi)阻對(duì)電池性能估測(cè)相一致，并且對(duì)電池性能無(wú)損，結(jié)果估測(cè)準(zhǔn)確。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池和電池組在線直流內(nèi)阻監(jiān)測(cè)的方法，包括如下步驟 在鋰離子電池充放電過(guò)程中在線監(jiān)測(cè)流經(jīng)多個(gè)電池的電流值和端電壓； 檢測(cè)并記錄鋰離子電池放電(充電)開(kāi)始或結(jié)束時(shí)的電池突降電壓值； 檢測(cè)并記錄鋰離子電池放電(充電)開(kāi)始或結(jié)束時(shí)流經(jīng)電池的電流值；將多個(gè)電池的放電(充電)開(kāi)始或結(jié)束時(shí)突變電壓值除以電流值，所得稱(chēng)為電池的直流放電(充電)內(nèi)阻；參考預(yù)先確定的電池標(biāo)準(zhǔn)直流放電(充電)內(nèi)阻確定電池性能，如果電池標(biāo)準(zhǔn)直流放電(充電)內(nèi)阻小于標(biāo)準(zhǔn)值則電池合格，否則不合格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子電池在線直流放電(充電)內(nèi)阻計(jì)算方法，其中所述的計(jì)算所述直流放電(充電)內(nèi)阻計(jì)算方法的步驟包含與在線監(jiān)測(cè)電池放電(充電)過(guò)程相同的方式處理突變電壓值和瞬時(shí)電流值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的確定鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)直流放電(充電)內(nèi)阻步驟包含 統(tǒng)計(jì)相同型號(hào)相同工藝的鋰離子電池在相同倍率充放電情況下，電池在放電(充電)開(kāi)始或結(jié)束后的直流放電(充電)內(nèi)阻，取其中的中間偏上值或分布密集區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的確定鋰離子電池性能的步驟包含將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所得的直流放電(充電)內(nèi)阻與標(biāo)準(zhǔn)直流放電(充電)內(nèi)阻值對(duì)比，如果直流放電(充電)內(nèi)阻比標(biāo)準(zhǔn)值小，則電池性能合格，如果直流放電(充電)內(nèi)阻比標(biāo)準(zhǔn)值大，則電池性能不合格。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種電池組在線直流放電(充電)內(nèi)阻監(jiān)測(cè)，包括 多個(gè)鋰離子電池；用于對(duì)所述多個(gè)鋰離子電池充放電實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置；用于檢測(cè)所述多個(gè)鋰離子電池中每一個(gè)的電流和端電壓的電壓電流檢測(cè)裝置； 以及控制裝置，該控制裝置用于使所述的電池電流和所述的端電壓數(shù)字化，從所述數(shù)字化的電流和端電壓計(jì)算電池放電(充電)開(kāi)始或結(jié)束時(shí)的電壓突變值和瞬時(shí)電流值，并計(jì)算出電壓突變值和瞬時(shí)電流值的比值，用該比值與預(yù)先確定的電池標(biāo)準(zhǔn)直流放電(充電)內(nèi)阻做比較確定電池性能。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池直流內(nèi)阻測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體是指根據(jù)鋰離子電池和電池組在充放電開(kāi)始或結(jié)束時(shí)的瞬間電壓突變差值和瞬時(shí)電流計(jì)算電池直流內(nèi)阻，并根據(jù)該直流內(nèi)阻確定電池性能的方法。具體步驟如下(1)在鋰離子電池充放電過(guò)程中在線監(jiān)測(cè)流經(jīng)多個(gè)電池的電流值和端電壓；(2)檢測(cè)并記錄鋰離子電池放電(充電)開(kāi)始或者結(jié)束時(shí)的電池突變電壓值；(3)檢測(cè)并記錄鋰離子電池放電(充電)開(kāi)始或者結(jié)束時(shí)流經(jīng)電池的瞬時(shí)電流大?。?4)將多個(gè)電池的突變電壓差值除以電流值，所得比值稱(chēng)為電池的直流放電(充電)內(nèi)阻；(5)參考預(yù)先確定的電池標(biāo)準(zhǔn)直流放電(充電)內(nèi)阻確定電池性能，如果電池標(biāo)準(zhǔn)直流放電(充電)內(nèi)阻小于標(biāo)準(zhǔn)值則電池合格，否則不合格。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102393508SQ201110293240
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者李麗華, 王太宏, 王耀玲, 羅雨, 陳立寶, 黃睿 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)