本發(fā)明涉及一種退役鋰離子動(dòng)力電池的選擇方法，具體講涉及一種為實(shí)現(xiàn)退役鋰離子動(dòng)力電池的二次利用而進(jìn)行的快速選擇方法。
背景技術(shù)：
伴隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，電動(dòng)車用動(dòng)力電池的規(guī)模也日漸擴(kuò)大，但由于電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的性能要求較高，當(dāng)動(dòng)力電池的性能下降到一定程度后(容量衰減到額定容量的70-80％)，為了確保電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能、續(xù)駛里程和運(yùn)行過程中的安全性能，就必須對(duì)其進(jìn)行更換。從電動(dòng)汽車上退役下來的電池，仍具有較高的剩余容量，這些電池經(jīng)過篩選和重新配組，有可能應(yīng)用于工況相對(duì)良好、對(duì)電池性能要求相對(duì)較低的場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的二次利用。
鋰離子動(dòng)力電池經(jīng)過了在電動(dòng)汽車上的長期使用后,電池的性能明顯衰退，有的電池可能已經(jīng)不在具備二次利用的價(jià)值，因此，對(duì)于退役的鋰離子動(dòng)力電池，需要重新進(jìn)行檢測(cè)，以確定其是否具備二次利用的可能性。
傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要包括電池充放電檢測(cè)、開路電壓檢測(cè)、定頻交流內(nèi)阻檢測(cè)和交流阻抗測(cè)試。充放電檢測(cè)通常是以電池容量的1/3C倍率，對(duì)電池進(jìn)行3次的充放電循環(huán)，這樣一支電池測(cè)試下來，就需要將近1天的時(shí)間，效率偏低；開路電壓檢測(cè)只測(cè)試電池的電壓，沒有將開路電壓和電池的荷電狀態(tài)關(guān)聯(lián)起來，也就不能反映電池是否存在自放電率高或內(nèi)部微短路的情況，而這兩種電池都很有可能造成電池在使用過程中的安全事故；定頻交流內(nèi)阻通常是測(cè)量電池在1000Hz時(shí)的內(nèi)阻，由于電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)連續(xù)的過程，某一頻點(diǎn)的交流內(nèi)阻只能反映電池內(nèi)部某一段的電化學(xué)反應(yīng)過程，不能很全面的反映電池內(nèi)阻的情況；而交流阻抗測(cè)試是從高頻到低頻對(duì)電池進(jìn)行掃描，一個(gè)掃描過程，通常需要幾十分鐘的時(shí)間，并且掃描設(shè)備也很昂貴，這也就增加了檢測(cè)的成本。因此，傳統(tǒng)的電池檢測(cè)手段存在檢測(cè)效率低、檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確、檢測(cè)成本高等問題。
背景技術(shù)
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，本發(fā)明提供一種新的退役鋰離子動(dòng)力電池的二次利用選擇方法。該二次利用選擇方法中的密封性檢測(cè)只需一兩分鐘就能完成，開路電壓和 多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻檢測(cè)只需幾秒鐘就能完成，大大提高了檢測(cè)效率，并且減低了成本。通過該方法，可快速選擇能被二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種退役鋰離子動(dòng)力電池的二次利用選擇方法，其改進(jìn)之處在于：所述方法包括：
步驟1，確定可二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池的標(biāo)準(zhǔn)；
步驟2，檢測(cè)退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性、開路電壓、以及多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻；
步驟3，選取可二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池。
優(yōu)選的，所述步驟1中可二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池的標(biāo)準(zhǔn)為：退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性良好、開路電壓滿足與退役鋰離子退役時(shí)的荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系、且多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻處于設(shè)定閾值范圍內(nèi)。
優(yōu)選的，所述步驟3中通過判斷所述步驟2的檢測(cè)結(jié)果選取可二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池：當(dāng)所述退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性、開路電壓、以及且多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻滿足所述步驟1中的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，判斷所述退役鋰離子動(dòng)力電池可二次利用。
優(yōu)選的，所述步驟2中退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性通過如下方法檢測(cè)：
A1將電池置于25℃下的氣密箱體中；
A2向箱體內(nèi)注入壓縮空氣到0.13-0.15Mpa；
A3根據(jù)箱體內(nèi)部氣壓變化確定所述退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性良好。
進(jìn)一步，所述步驟A3中通過如下方法確定所述退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性良好：測(cè)量箱體內(nèi)部氣壓，若箱體內(nèi)部氣壓在停止注氣后的3分鐘內(nèi)未發(fā)生變化、或在停止注氣后的3分鐘內(nèi)箱體內(nèi)部氣壓下降小于或等于0.005Mpa且在3分鐘后箱體內(nèi)部氣壓不再降低，則確定所述退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性良好。
進(jìn)一步，所述箱體為體積不超過所述退役鋰離子動(dòng)力電池體積的3倍的六面體；所述箱體上設(shè)有連接壓力表的接口和連接充氣設(shè)備的接口；所述接口處涂覆有密封膠，用于加強(qiáng)所述箱體的氣密性。
優(yōu)選的，所述步驟2中退役鋰離子動(dòng)力電池的開路電壓通過如下方法檢測(cè)：
B1在25℃環(huán)境下，對(duì)與所述退役鋰離子動(dòng)力電池同型號(hào)的未使用過的電池進(jìn)行不同容量衰減程度下的開路電壓和荷電狀態(tài)檢測(cè)；
B2根據(jù)步驟B1中的檢測(cè)結(jié)果繪制未使用電池在不同容量衰減程度下，其開路電壓與荷電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線；
B3根據(jù)所述開路電壓與荷電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線、以及所述退役鋰離子動(dòng)力電池在退役 時(shí)的容量和荷電狀態(tài)確定所述退役鋰離子動(dòng)力電池在退役時(shí)的理論開路電壓Vt；
B4測(cè)量所述退役鋰離子動(dòng)力電池在退役時(shí)的實(shí)際開路電壓Vr；
B5判斷所述實(shí)際開路電壓Vr與所述理論開路電壓Vt的偏差值Vd；當(dāng)偏差值Vd的絕對(duì)值小于或等于20mV時(shí)，確定所述退役鋰離子動(dòng)力電池的開路電壓滿足與退役鋰離子退役時(shí)的荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
進(jìn)一步，所述步驟B1中與所述退役鋰離子動(dòng)力電池同型號(hào)的未使用過的電池在不同容量衰減程度下的開路電壓和荷電狀態(tài)是通過如下方法檢測(cè)的：對(duì)充滿電的未使用電池進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，以使未使用電池的容量不斷衰減；每當(dāng)未使用電池的容量衰減量達(dá)到滿電狀態(tài)下總?cè)萘康?％、10％、15％、20％、25％和30％時(shí)，停止循環(huán)測(cè)試，并以未使用電池額定容量的1/3C倍率電流將未使用電池充至滿電狀態(tài)；再以1/3C倍率電流對(duì)未使用電池進(jìn)行放電；每放電5％荷電狀態(tài)SOC后，靜置8個(gè)小時(shí)，測(cè)量并記錄未使用電池的開路電壓，重復(fù)放電步驟，直至未使用電池放電至下限電壓，從而確定未使用電池在特定電容衰減程度下的開路電壓和荷電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線；根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果，繪制未使用電池在不同容量衰減程度下的開路電壓和荷電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。
進(jìn)一步，所述未使用電池為磷酸鐵鋰體系電池、三元材料體系電池或錳酸鋰體系電池中的任意一種，所述下限電壓的取值由未使用電池的類型決定：當(dāng)所述未使用電池為磷酸鐵鋰體系電池時(shí)，下限電壓取值為2.0V；當(dāng)所述未使用電池為三元材料體系電池時(shí)，下限電壓取值為2.8V；當(dāng)所述未使用電池為錳酸鋰體系電池時(shí)，下限電壓取值3.0V。
優(yōu)選的，所述步驟2中退役鋰離子動(dòng)力電池的多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻通過如下方法檢測(cè)：
在25℃環(huán)境下，對(duì)與所述退役鋰離子動(dòng)力電池同型號(hào)但不同容量保持率的電池進(jìn)行交流內(nèi)阻檢測(cè)，檢測(cè)頻率范圍為10KHz-1MHz；比較不同容量保持率電池在同一檢測(cè)頻率下的交流內(nèi)阻，以獲取電池在不同檢測(cè)頻率下交流內(nèi)阻隨容量保持率的變化范圍、以及電池在不同容量保持率下交流內(nèi)阻隨檢測(cè)頻率點(diǎn)的變化范圍；選擇不同容量保持率中交流內(nèi)阻方差最大的5個(gè)頻率點(diǎn)作為退役鋰離子動(dòng)力電池的交流內(nèi)阻檢測(cè)頻點(diǎn)，對(duì)退役鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)行交流內(nèi)阻檢測(cè)；判斷退役鋰離子動(dòng)力電池的交流內(nèi)阻是否處于該檢測(cè)頻率點(diǎn)下交流內(nèi)阻的變化范圍內(nèi)，當(dāng)所述退役鋰離子動(dòng)力電池在所有檢測(cè)頻率點(diǎn)下的交流電阻均處于對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻變化范圍內(nèi)時(shí)，確定所述退役鋰離子動(dòng)力電池的多頻點(diǎn)交流電阻處于閾值范圍內(nèi)。
與最接近的技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有如下顯著進(jìn)步：
1、本發(fā)明提供的技術(shù)方案在進(jìn)行鋰離子動(dòng)力電池的密封性檢測(cè)時(shí)只需一兩分鐘就能完 成，開路電壓和多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻檢測(cè)只需幾秒鐘就能完成，這樣就大大提高了檢測(cè)效率，降低了成本。通過該方法，可快速淘汰明顯不具備二次利用價(jià)值的電池，從而選擇能被二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池。
2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案在進(jìn)行退役鋰離子動(dòng)力電池的二次利用選擇時(shí)，只檢測(cè)退役鋰離子動(dòng)力電池在靜置狀態(tài)下的氣密性、電壓和內(nèi)阻，不需要對(duì)退役鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)行長時(shí)間的充放電，也不需要對(duì)退役鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)行交流阻抗測(cè)試；大大提高了退役鋰離子動(dòng)力電池的二次利用選擇效率，降低了選擇成本。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
為了徹底了解本發(fā)明實(shí)施例，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實(shí)施例的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
本發(fā)明提供一種退役鋰離子動(dòng)力電池的二次利用選擇方法，該方法主要包括三個(gè)步驟：
步驟1，確定可二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池的標(biāo)準(zhǔn)；
步驟2，檢測(cè)退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性、開路電壓、以及多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻；
步驟3，選取可二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池。
所述步驟1中可二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池的標(biāo)準(zhǔn)為：退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性良好、開路電壓滿足與退役鋰離子退役時(shí)的荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系、且多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻處于設(shè)定閾值范圍內(nèi)。
所述步驟3中通過判斷所述步驟2的檢測(cè)結(jié)果選取可二次利用的退役鋰離子動(dòng)力電池：當(dāng)所述退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性、開路電壓、以及且多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻滿足所述步驟1中的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，判斷所述退役鋰離子動(dòng)力電池可二次利用。
目前的鋰離子大多采用含鋰鹽的有機(jī)溶劑作為電解液體系，而這種電解液體系非常容易和空氣的氧氣和水分發(fā)生反應(yīng)，因此，鋰離子電池都要做很好的密封。動(dòng)力電池經(jīng)過在電動(dòng)汽車長期使用后，受機(jī)械、溫度都應(yīng)力的影響，有的電池的密封性可能會(huì)出現(xiàn)問題，造成電池內(nèi)部與空氣的接觸，這樣就會(huì)造成電池性能的快速衰退。本發(fā)明采用如下方法判斷退役鋰離子動(dòng)力電池的氣密性是否良好：
(1)退役鋰離子動(dòng)力電池密封性檢測(cè)
在25℃的環(huán)境中,將電池放置于一個(gè)密封性良好的六面體箱體中，箱體的容積不超過電 池體積的3倍。箱體帶有一個(gè)可與外面進(jìn)行氣體交換的接口以及連接壓力表的接口，用壓力表可測(cè)量箱體內(nèi)部的氣壓，用充氣設(shè)備可為箱體充氣；另外，為了加強(qiáng)箱體的密閉性，在箱體的接口處涂覆有密封膠。采用充氣設(shè)備向箱體內(nèi)注入壓縮空氣，待箱體內(nèi)氣壓達(dá)到0.13-0.15Mpa時(shí)，停止注氣，并密封接口。觀察箱體內(nèi)壓力在未來3分鐘的變化情況。由于鋰離子動(dòng)力電池內(nèi)部為常壓或真空狀態(tài)，因此，若箱體內(nèi)壓力下降超過0.005Mpa，則說明箱體內(nèi)的氣體進(jìn)入電池內(nèi)部，電池密封性出現(xiàn)問題，該電池不能再繼續(xù)使用。如果箱體內(nèi)壓力未發(fā)生變化，則說明電池密封性良好，具備繼續(xù)使用的可能性。若箱體內(nèi)壓力有下降未超過0.005Mpa,則增加電池在箱體內(nèi)的時(shí)間，繼續(xù)觀察箱體內(nèi)壓力的變化，若壓力還是繼續(xù)下降，則說明電池密封性出現(xiàn)問題，該電池不能再繼續(xù)使用。
電池的開路電壓和荷電狀態(tài)有一定的對(duì)于關(guān)系，通過建立兩者之間的關(guān)系，可以高效簡便的來判斷電池的狀態(tài)。本發(fā)明通過如下方法來判斷退役鋰離子動(dòng)力電池的開路電壓是否滿足與退役鋰離子退役時(shí)的荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系：
(2)退役鋰離子動(dòng)力電池開路電壓檢測(cè)
B1在25℃環(huán)境下，對(duì)與所述退役鋰離子動(dòng)力電池同型號(hào)的未使用過的電池進(jìn)行不同容量衰減程度下的開路電壓和荷電狀態(tài)檢測(cè)；
B2根據(jù)步驟B1中的檢測(cè)結(jié)果繪制未使用電池在不同容量衰減程度下，其開路電壓與荷電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線；
B3對(duì)于退役的鋰離子動(dòng)力電池，追蹤歷史數(shù)據(jù)，可以知道其退役時(shí)的容量和荷電狀態(tài)；根據(jù)所述開路電壓與荷電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線、以及所述退役鋰離子動(dòng)力電池在退役時(shí)的容量和荷電狀態(tài)確定所述退役鋰離子動(dòng)力電池在退役時(shí)的理論開路電壓Vt；
B4測(cè)量所述退役鋰離子動(dòng)力電池在退役時(shí)的實(shí)際開路電壓Vr；
B5判斷所述實(shí)際開路電壓Vr與所述理論開路電壓Vt的偏差值Vd；當(dāng)偏差值Vd的絕對(duì)值小于或等于20mV時(shí)，判斷所述退役鋰離子動(dòng)力電池的開路電壓滿足與退役鋰離子退役時(shí)的荷電狀態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
步驟B1中與所述退役鋰離子動(dòng)力電池同型號(hào)的未使用過的電池在不同容量衰減程度下的開路電壓和荷電狀態(tài)是通過如下方法檢測(cè)的：對(duì)充滿電的未使用電池進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，以使未使用電池的容量不斷衰減；每當(dāng)未使用電池的容量衰減量達(dá)到滿電狀態(tài)下總?cè)萘康?％、10％、15％、20％、25％和30％時(shí)，，停止循環(huán)測(cè)試，并以未使用電池額定容量的1/3C倍率電流將未使用電池充至滿電狀態(tài)；再以1/3C倍率電流對(duì)未使用電池進(jìn)行放電；每放電5％荷電狀態(tài)SOC 后，靜置8個(gè)小時(shí)，測(cè)量并記錄未使用電池的開路電壓，重復(fù)放電步驟，直至未使用電池放電至下限電壓，從而確定未使用電池在特定電容衰減程度下的開路電壓和荷電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線；根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果，繪制未使用電池在不同容量衰減程度下的開路電壓和荷電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。
所述未使用電池為磷酸鐵鋰體系電池、三元材料體系電池或錳酸鋰體系電池中的任意一種，所述下限電壓的取值由未使用電池的類型決定：當(dāng)所述未使用電池為磷酸鐵鋰體系電池時(shí)，下限電壓取值為2.0V；當(dāng)所述未使用電池為三元材料體系電池時(shí)，下限電壓取值為2.8V；當(dāng)所述未使用電池為錳酸鋰體系電池時(shí)，下限電壓取值3.0V。
一個(gè)頻率點(diǎn)的定頻交流內(nèi)阻測(cè)試，反應(yīng)出來的電池內(nèi)部反應(yīng)情況不夠全面，通過多頻點(diǎn)的交流內(nèi)阻測(cè)試，可更好的反應(yīng)電池內(nèi)部的反應(yīng)情況，更全面的掌握電池的性能。本發(fā)明通過如下方法判斷退役鋰離子動(dòng)力電池的多頻點(diǎn)交流電阻是否處于閾值范圍內(nèi)：
(3)退役鋰離子動(dòng)力電池多頻點(diǎn)交流內(nèi)阻檢測(cè)
在25℃環(huán)境下，對(duì)與所述退役鋰離子動(dòng)力電池同型號(hào)但不同容量保持率的電池進(jìn)行交流內(nèi)阻檢測(cè)，檢測(cè)頻率范圍為10KHz-1MHz；比較不同容量保持率電池在同一檢測(cè)頻率下的交流內(nèi)阻，以獲取電池在不同檢測(cè)頻率下交流內(nèi)阻隨容量保持率的變化范圍、以及電池在不同容量保持率下交流內(nèi)阻隨檢測(cè)頻率點(diǎn)的變化范圍；
選擇不同容量保持率中交流內(nèi)阻方差最大的5個(gè)頻率點(diǎn)作為退役鋰離子動(dòng)力電池的交流內(nèi)阻檢測(cè)頻點(diǎn)，對(duì)退役鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)行交流內(nèi)阻檢測(cè)；判斷退役鋰離子動(dòng)力電池的交流內(nèi)阻是否處于該檢測(cè)頻率點(diǎn)下交流內(nèi)阻的變化范圍內(nèi)，當(dāng)所述退役鋰離子動(dòng)力電池在所有檢測(cè)頻率點(diǎn)下的交流電阻均處于對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻變化范圍內(nèi)時(shí)，確定所述退役鋰離子動(dòng)力電池的多頻點(diǎn)交流電阻處于閾值范圍內(nèi)。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。