專利名稱：一種無(wú)損評(píng)估鋰離子電池性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池單體或電池組性能評(píng)估領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，是涉及鋰離子電池單體或電池組在分容工序完成后的性能評(píng)估和電池分選方法。
背景技術(shù)：
目前，動(dòng)力鋰離子電池制作工藝中都會(huì)有分容一步，而分容則普遍采用傳統(tǒng)的先恒流再恒壓(CC-CV)充電方式。這種方式中，恒流階段采用固定的低倍率電流對(duì)電池進(jìn)行充電，當(dāng)達(dá)到充電電壓上限值(一般為4. 2V)時(shí)，再轉(zhuǎn)換為恒壓限流的方式，保持充電電壓不變逐步降低充電電流，至充電電流降至足夠小(一般為0.05C)則完成充電過(guò)程。經(jīng)過(guò)分容后，電池還要經(jīng)過(guò)電池老化，內(nèi)阻、電壓測(cè)試，最后確定電池性能好壞。這種傳統(tǒng)的測(cè)試電池性能的方法存在著耗時(shí)、耗人力的缺點(diǎn)，亟待改進(jìn)和解決。鋰離子電池在充放電過(guò)程中，鋰離子要經(jīng)過(guò)石墨負(fù)極顆粒、電解液、正極材料顆粒三種物質(zhì)中的傳輸過(guò)程。電池充電過(guò)程中，化學(xué)極化、歐姆極化和濃差極化都會(huì)在電池恒流充電時(shí)間和恒壓充電時(shí)間表現(xiàn)出來(lái)，隨著恒流充電時(shí)間延長(zhǎng)，電池濃差極化增加，電池電壓升高，然后進(jìn)入恒壓充電過(guò)程，恒流充電時(shí)間與恒壓充電時(shí)間共同影響電池最終容量，電池極化強(qiáng)弱反應(yīng)了電池內(nèi)阻的大小，極化大的電池循環(huán)性能差，充電時(shí)間反應(yīng)了電池充電過(guò)程中的電流接受能力。因而恒流充電時(shí)間與恒壓充電時(shí)間能夠反映電池性能情況。一般評(píng)測(cè)電池性能的因素包括電池容量，電池內(nèi)阻，電池電壓和電池循環(huán)性能， 恒流-恒壓時(shí)間比的提出為評(píng)估鋰離子電池性能提供了一種新的途徑，該方法操作簡(jiǎn)單， 結(jié)果可靠。通過(guò)測(cè)量鋰離子電池恒流-恒壓充電過(guò)程的時(shí)間比值，確定電池性能是否良好， 根據(jù)不同恒流-恒壓充電時(shí)間比分選電池，原理上來(lái)說(shuō)是從電池極化情況來(lái)評(píng)估電池性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需解決的問(wèn)題是針對(duì)鋰離子電池提供一種簡(jiǎn)單易行、評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確的鋰離子電池單體或電池組性能方法。本發(fā)明鋰離子電池單體或電池組分容后性能評(píng)估方法，按照下述步驟進(jìn)行在鋰離子單體電池或電池組在分容完成后，取電池恒流充電時(shí)間和恒壓充電時(shí)間，用恒流充電時(shí)間除以恒壓充電時(shí)間，得到一個(gè)比值；然后將上述所得的鋰離子電池或電池組的恒流充電時(shí)間與恒壓充電時(shí)間的比值與確定的鋰離子電池或電池組分選標(biāo)準(zhǔn)值相比較，比值小于標(biāo)準(zhǔn)值，則該鋰離子電池或電池組不合格，其電池內(nèi)阻、電池電動(dòng)勢(shì)和循環(huán)性能不符合要求；比值大于標(biāo)準(zhǔn)值，鋰離子電池或電池組合格，其電池內(nèi)阻、電池電動(dòng)勢(shì)和循環(huán)性能符合要求。所述確定的鋰離子電池或電池組的恒流充電時(shí)間與恒壓充電時(shí)間的比值標(biāo)準(zhǔn)值， 是根據(jù)各型號(hào)電池或電池組在分容完成后，分別測(cè)試電池或電池組的內(nèi)阻、電壓、循環(huán)性能后的電池恒流充電時(shí)間與恒壓充電時(shí)間比值的測(cè)量分布結(jié)果，取其中的中間偏下值或分布密集區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)值下限。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例ISOOmAh鋰離子電池分容后恒流-恒壓充電時(shí)間比值與電池放電容量的統(tǒng)計(jì)分布2是本發(fā)明實(shí)施例ISOOmAh鋰離子電池分容后恒流-恒壓充電時(shí)間比值與電池內(nèi)阻的統(tǒng)計(jì)分布圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 本發(fā)明的鋰離子電池新測(cè)評(píng)方法應(yīng)用于某款容量為1. SAh的單體電池， 分別計(jì)算出100個(gè)單體電池分容過(guò)程中第二個(gè)循環(huán)充電過(guò)程中恒流充電時(shí)間與恒壓充電時(shí)間的比值，并按順序測(cè)量這100個(gè)電池的內(nèi)阻和電壓，其測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析后，以恒流-恒壓充電時(shí)間比值為X軸，放電容量和內(nèi)阻為Y軸，分別作圖，得到附圖1和附圖2。在正常情況下，電池的恒流充電時(shí)間與恒壓充電時(shí)間比值分布散布在較小的一個(gè)范圍之內(nèi)，經(jīng)過(guò)做比值與內(nèi)阻和比值與電壓的對(duì)比圖可以看出，電池內(nèi)阻與恒流-恒壓充電時(shí)間比值有一定的關(guān)系，雖然不是完全的線性關(guān)系，但可以看出恒流-恒壓充電時(shí)間比值一定程度可以評(píng)估電池性能，可以根據(jù)此比值對(duì)電池組進(jìn)行分選。確定鋰離子電池或電池組的分選標(biāo)準(zhǔn)值，取其中的中間偏下值或分布密集區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)值下限(舉例說(shuō)明，見(jiàn)附圖4，100個(gè)4. 05V/1. SAh的電池充滿電，在分容下柜以后，測(cè)量電池內(nèi)阻，其比值分布最大為2. 5，最小為0. 8，大部分在1. 4-2. 5，故選取1. 4為標(biāo)準(zhǔn)值下限取值)具體的說(shuō)是在某一款電池在分容完成之后(分容過(guò)程采用完全相同工步)，挑選其中100個(gè)電池，統(tǒng)計(jì)這100個(gè)電池的恒流-恒壓充電時(shí)間比，取其中間偏下值或分布密集區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)值下限，即1.4為分選標(biāo)準(zhǔn)值，其他恒流-恒壓充電時(shí)間比大于1.4的電池，性能合格，而恒流-恒壓充電時(shí)間比小于1.4的電池，性能不合格。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池單體或電池組在分容完成后對(duì)電池性能評(píng)估和分選電池的方法，其特征是按照下述步驟進(jìn)行在鋰離子單體電池或電池組分容完成后，分別記錄下電池恒流充電時(shí)間和恒壓充電時(shí)間；用恒流充電時(shí)間除以恒壓充電時(shí)間，得到一個(gè)比值，稱這個(gè)比值為恒流-恒壓充電時(shí)間比；計(jì)算出多個(gè)電池的恒流-恒壓充電時(shí)間比；參考預(yù)先設(shè)定的恒流-恒壓充電時(shí)間比確定電池性能是否合格，如果計(jì)算所得的恒流-恒壓時(shí)間比大于標(biāo)準(zhǔn)值則電池性能合格，否則不合格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子電池分容過(guò)程包含在電池制作過(guò)程中，利用鋰離子電池自動(dòng)巡檢裝置根據(jù)不同要求在不同倍率下對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充放電，按電池放電容量大小分選電池；利用鋰離子電池自動(dòng)巡檢裝置記錄充放電過(guò)程中的時(shí)間和電池端電壓、流經(jīng)電池的電流和電池的容量；以及以自動(dòng)巡檢裝置相同或類似的方式處理鋰離子電池分容過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子單體電池恒流-恒壓充電時(shí)間比由下述步驟計(jì)算所得 在電池分容過(guò)程中，利用鋰離子電池自動(dòng)巡檢裝置記錄的電池充放電過(guò)程中工步時(shí)間，分別計(jì)算出充電過(guò)程中的恒流充電時(shí)間和恒壓充電時(shí)間；然后用充電過(guò)程中的恒流充電時(shí)間除以恒壓充電時(shí)間，得到一個(gè)比值，稱為恒流-恒壓充電時(shí)間比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的確定恒流-恒壓充電時(shí)間比的標(biāo)準(zhǔn)值的步驟如下在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)某一型號(hào)鋰離子電池的分容工步完成后，且測(cè)試電池的內(nèi)阻、電壓、 循環(huán)性能合格，統(tǒng)計(jì)電池的恒流-恒壓充電時(shí)間比的分布結(jié)果，取其中的中間偏下值或分布密集區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的確定鋰離子電池性能的方法包含如下步驟在分容完成后，分別計(jì)算多個(gè)鋰離子單體電池的恒流-恒壓充電時(shí)間比； 然后用計(jì)算所得的恒流-恒壓充電時(shí)間比與確定的鋰離子電池分選標(biāo)準(zhǔn)值比較，當(dāng)比值小于標(biāo)準(zhǔn)值，則該鋰離子電池不合格；比值大于標(biāo)準(zhǔn)值，鋰離子電池或電池組合格。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰離子電池組性能評(píng)估方法包括 多個(gè)鋰離子電池性能評(píng)估；用于對(duì)多個(gè)鋰離子電池進(jìn)行分容并記錄電池恒流恒壓充電時(shí)間的裝置； 以及根據(jù)記錄的恒流恒壓充電時(shí)間計(jì)算恒流-恒壓充電時(shí)間比，利用該比值確定電池性能的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種快速簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確的估評(píng)和分選鋰離子電池單體或電池組性能的方法。按照下述步驟進(jìn)行首先取鋰離子電池或電池組在分容過(guò)程中一個(gè)完整的充放電過(guò)程，記錄下充電過(guò)程中恒流和恒壓充電時(shí)間；然后將上述所得恒流充電時(shí)間除以恒壓充電時(shí)間，得到的比值稱為恒流-恒壓時(shí)間比。將這個(gè)比值與確定的鋰離子電池或電池組分選標(biāo)準(zhǔn)值比較，比值小于標(biāo)準(zhǔn)值則該電池性能不合格；所述確定的鋰離子電池或電池組的恒流恒壓時(shí)間比的分選標(biāo)準(zhǔn)值，是根據(jù)各型號(hào)電池或電池組的恒流-恒壓時(shí)間比值的測(cè)量分布結(jié)果，取其中的中間偏下值或分布密集區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)值下限。本發(fā)明方法快速簡(jiǎn)單，易操作，是一種不影響電池或電池組性能的測(cè)評(píng)和分選電池或電池組性能的新評(píng)估方法。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102393509SQ20111029940
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)