專利名稱：一種電池循環(huán)性能加速評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電池循環(huán)性能加速評估方法。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)使用次數(shù)多、存儲時間長等優(yōu)點(diǎn)，不僅在便攜式電子設(shè)備上如移動電話、數(shù)碼攝像機(jī)和手提電腦得到廣泛應(yīng)用，而且也廣泛應(yīng)用于電動汽車、電動自行車以及電動工具等大中型電動設(shè)備方面。對于電池，循環(huán)性能是評價電池好壞的重要因素之一。各種電池對循環(huán)次數(shù)的要求各不相同，手機(jī)電池要求常溫循環(huán)500次，容量剩余80%，有些筆記本電池要求循環(huán)800次，而動力電池要求循環(huán)200(T3000次，完成規(guī)定的循環(huán)次數(shù)耗時較長，尤其像動力電池需要一年多至兩年的時間才能完成上千次循環(huán)。而經(jīng)歷如此漫長時間，才能評估得到電池循環(huán)性能好壞，可謂是資源、能源的浪費(fèi)，大大增加了電池循環(huán)性能的評估成本。因此，目前迫切需要開發(fā)出一種方法，其可以方便、可靠地對電池的循環(huán)性能進(jìn)行評估，縮短電池的循環(huán)時間，降低電池循環(huán)性能的評估成本，進(jìn)而降低電池的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種電池循環(huán)性能加速評估方法，其可以方便、可靠地對電池的循環(huán)性能進(jìn)行評估，縮短電池的循環(huán)時間，降低電池循環(huán)性能的評估成本，進(jìn)而降低電池的生產(chǎn)成本，有利于提高電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。為此，本發(fā)明提供了一種電池循環(huán)性能加速評估方法，包括步驟
第一步對電池進(jìn)行充電，直至達(dá)到飽和狀態(tài)；
第二步實(shí)時對電池進(jìn)行放電；
第三步當(dāng)電池放電至第一預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)時，增大電池的放電電壓至預(yù)設(shè)放電電壓，直至電池電壓放電至第二預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)，返回執(zhí)行第一步，周而復(fù)始，循環(huán)執(zhí)行，直到達(dá)到用戶設(shè)定的電池充電和放電循環(huán)次數(shù)。其中，在所述第一步中，具體使用電流脈沖對電池進(jìn)行充電操作；
在所述第二步中，具體使用電流脈沖對電池進(jìn)行放電操作。其中，所述第一預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)SOC為100%或者80%，所述第二預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)SOC為50%。由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供了一種電池循環(huán)性能加速評估方法，其可以方便、可靠地對電池的循環(huán)性能進(jìn)行評估，縮短電池的循環(huán)時間，降低電池循環(huán)性能的評估成本，進(jìn)而降低電池的生產(chǎn)成本，有利于提高電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。


圖1為本發(fā)明提高的一種電池循環(huán)性能加速評估方法的流程 圖2為一種電池的放電曲線示意 圖3為對比例與四個實(shí)施例在25°C下的循環(huán)容量對比示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1，本發(fā)明提供了一種電池循環(huán)性能加速評估方法，其可以方便、可靠地對電池的循環(huán)性能進(jìn)行評估，縮短電池的循環(huán)時間，具體包括以下步驟
第一步對電池進(jìn)行充電，直至達(dá)到飽和狀態(tài)；
第二步實(shí)時對電池進(jìn)行放電；
第三步當(dāng)電池放電至第一預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)時，增大電池的放電電壓至預(yù)設(shè)放電電壓，直至電池電壓放電至第二預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)，返回執(zhí)行第一步，周而復(fù)始，循環(huán)執(zhí)行，直到達(dá)到用戶設(shè)定的電池充電和放電循環(huán)次數(shù)。在本發(fā)明中，具體實(shí)現(xiàn)上，在第二步中，可以保持電池放電倍率(C，即表示電池充放電時電流大小的比率)不變,也可以通過增大電池放電倍率,進(jìn)一步縮短電池的循環(huán)時間。需要說明的是，本發(fā)明可以通過增大電池放電倍率C，再次縮短放電時間，進(jìn)一步縮短一次充放電循環(huán)所需時間，加速評估電池的循環(huán)性能。在本發(fā)明中，在第一步中，具體可以使用電流脈沖對電池進(jìn)行充電操作。具體可以采用美國Arbin公司的充放電設(shè)備。在本發(fā)明中，在第二步中，具體可以使用電流脈沖對電池進(jìn)行放電操作。具體可以采用美國Arbin公司的充放電設(shè)備。在本發(fā)明中，所述預(yù)設(shè)放電電壓可以根據(jù)電池的容量或者電池生產(chǎn)廠家的需要預(yù)設(shè)進(jìn)行設(shè)定，例如可以4V。在本發(fā)明中，需要說明的是，所述荷電狀態(tài)(SOC)為電池使用一段時間或長期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。其取值范圍為(Tl，當(dāng)SOC=O時表示電池放電完全，當(dāng)SOC=I時表示電池完全充滿。在本發(fā)明中，所述第一預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)SOC和第二預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)SOC可以根據(jù)電池的容量或者電池生產(chǎn)廠家的需要預(yù)設(shè)進(jìn)行設(shè)定，所述第一預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)SOC優(yōu)選為100%或者80%，所述第二預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)SOC優(yōu)選為50%。因此，對于本發(fā)明，由于電池放電電壓的提升,使得電池的充電時間和放電時間都有明顯的縮短，從而縮短電池執(zhí)行一次充電和放電循環(huán)所需要的時間。參見圖2所示，由于滿電狀態(tài)(圖2中放電曲線上端)對電池容量、能量消耗最高，電液、材料均在此消耗，而電池的正極和負(fù)極電壓低、電位低時對電池容量的損耗較低，每次循環(huán)均在電池放電曲線的上部容量損耗最大。因此，在本發(fā)明中提升放電電壓為80%荷電狀態(tài)SOC (圖2中的B點(diǎn))，當(dāng)從80%荷電狀態(tài)SOC處增大電池的放電電壓，加快對電池容量的損耗，電池放電至50%荷電狀態(tài)SOC (圖2中的C點(diǎn))時，實(shí)時啟動對電池的充電，從而使得電池的放電、充電操作在100%的SOC與80%的SOC或50%S0C中往復(fù)進(jìn)行，可有效地縮短循環(huán)時間，加速循環(huán)衰減。
對于本發(fā)明，其得到的電池充電和放電循環(huán)次數(shù)，具有一定的比例相關(guān)性，再次通過循環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證比例關(guān)系的可靠性，從而確定快速評估方法的可行性，作為循環(huán)性能加速評估的方法。需要說明的是，對于鋰離子電池，其在充電過程中，鋰離子飽和地插入到負(fù)極，在加速循環(huán)方法中，保持與常規(guī)充電過程更接近。這是由于鋰離子電池在充電的過程中，正極的鋰原子會喪失電子，氧化為鋰離子，鋰離子經(jīng)由電解液插入到負(fù)極上，充電制式保持不變，使充電達(dá)到飽和狀態(tài)，更多的鋰離子插入至負(fù)極。而放電過程，則是嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，運(yùn)動回正極。加速循環(huán)中，由于未達(dá)到3. OV的放電電壓，因此，負(fù)極的鋰離子在未完全嵌入至正極的情況下，再次進(jìn)行下一次充電，使嵌入正極的鋰離子繼續(xù)運(yùn)動回負(fù)極，循環(huán)往復(fù)運(yùn)動。此外，本發(fā)明通過增大電池放電倍率至最大允許放電電流,可有效地縮短放電時 間，從而使一個充放電過程時間減少。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中采用4. 3V體系，其中正極材料為鈷酸鋰，負(fù)極材料為改性石墨，隔膜為18um厚度隔膜，極耳為4mm寬極耳，包裝為113um厚度的鋁塑封裝袋，其最低容量為1500mAh。按照設(shè)計(jì)的制作工藝，裝配為成品電池，針對電池性能，作以下比較例和實(shí)施例實(shí)驗(yàn)，采用同一批電池對比分析電池對比實(shí)驗(yàn)和加速循環(huán)實(shí)驗(yàn)的循環(huán)性能。需要說明的是，對于本發(fā)明，只是以此款電池為實(shí)例，并不局限于此款電池，也不局限于鋰電池，其他類型、用途的可充放電電池均可適用于此方法。比較例
采用常規(guī)的充、放電制式進(jìn)行循環(huán)性能測試。常規(guī)的充、放電制式是指對于不同型號的電池，按照對應(yīng)的充放電電流和電壓要求。這一點(diǎn)針對不同型號的電池，充放電制式不同。本發(fā)明只以一種4. 3V體系的電池為例，當(dāng)然，此評估方法也適用于4. 2V、4. 35V體系，不同型號的電池只需改變IC (電池放電倍率)的具體數(shù)值，改變充電截止電流，放電電壓即可。同時，電池的循環(huán)次數(shù)也可根據(jù)具體電池的使用范圍不同而增加，例如手機(jī)電池以循環(huán)500次，筆記本電池要求循環(huán)800次，電動汽車電池要求循環(huán)1000次，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的比較例是按照表I的充放電制式進(jìn)行循環(huán)測試的，具體數(shù)據(jù)如表I所示。表1:比較例的循環(huán)測試條件。
循環(huán)I序I截止電重復(fù)次循環(huán)
狀態(tài)電流電壓休眠
條件號流電壓數(shù)次數(shù)
25V I 充電 0.7C 4.3￥ 0.025 C 10
------50 10
循環(huán) 2 放電 (X5 C - 3 .OV 10
45V I 充電 0.7C 4 JV 0.025 C 10
------50 S
循環(huán) 2 放電 0.5 C - 3.OV 10
一個充放電循環(huán)周期為4. 5小時，按照500次的循環(huán)要求需要3個月零5天完成。實(shí)施例1 :
預(yù)設(shè)放電電壓為4. 0V。充電制式保持不變，使鋰離子盡可能飽和地插入到負(fù)極，放電電壓設(shè)定為4. 0V,保持49次淺充淺放，第50次時完全放電至3. 0V, 50次一循環(huán)，循環(huán)10次使25°C循環(huán)達(dá)到500次；循環(huán)8次使45°C循環(huán)達(dá)到400次。具體充放電循環(huán)制式如表2所
/Jn o表2 :實(shí)施例1的循環(huán)測試條件。
權(quán)利要求
1.一種電池循環(huán)性能加速評估方法，其特征在于，包括步驟第一步對電池進(jìn)行充電，直至達(dá)到飽和狀態(tài)；第二步實(shí)時對電池進(jìn)行放電；第三步當(dāng)電池放電至第一預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)時，增大電池的放電電壓至預(yù)設(shè)放電電壓，直至電池電壓放電至第二預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)，返回執(zhí)行第一步，周而復(fù)始，循環(huán)執(zhí)行，直到達(dá)到用戶設(shè)定的電池充電和放電循環(huán)次數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的評估方法，其特征在于，在所述第一步中，具體使用電流脈沖對電池進(jìn)行充電操作；在所述第二步中，具體使用電流脈沖對電池進(jìn)行放電操作。
3.如權(quán)利要求1所述的評估方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)SOC為100%或者80%，所述第二預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)SOC為50%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池循環(huán)性能加速評估方法，包括步驟第一步對電池進(jìn)行充電，直至達(dá)到飽和狀態(tài)；第二步實(shí)時對電池進(jìn)行放電；第三步當(dāng)電池放電至第一預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)時，增大電池的放電電壓至預(yù)設(shè)放電電壓，直至電池電壓放電至第二預(yù)設(shè)荷電狀態(tài)，返回執(zhí)行第一步，周而復(fù)始，循環(huán)執(zhí)行，直到達(dá)到用戶設(shè)定的電池充電和放電循環(huán)次數(shù)。本發(fā)明公開的一種電池循環(huán)性能加速評估方法，其可以方便、可靠地對電池的循環(huán)性能進(jìn)行評估，縮短電池的循環(huán)時間，降低電池循環(huán)性能的評估成本，進(jìn)而降低電池的生產(chǎn)成本，有利于提高電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。
文檔編號H01M10/42GK103018683SQ201210564770
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者王穎, 王玉虎, 程君, 金江敏, 張宏芳, 王曉梅 申請人:天津力神電池股份有限公司