一種評價電池一致性的方法技術

本發明專利技術公開了一種評價電池一致性的方法，其特征在于，該方法包括獲 取多個電池的電壓曲線，并比較所述多個電池的電壓曲線的緩慢恢復段 (BC)在電壓方向上的高度和在時間方向上的距離，根據比較結果判斷多 個電池的一致性；所述電壓曲線是指該多個電池各自在恒流充電或恒流放電 以及隨后的擱置過程中電壓隨時間的變化曲線，所述緩慢恢復段(BC)為 所述電壓曲線中電壓呈緩慢上升趨勢的區段。通過電池的電壓曲線能更加直 接的分辨不同電池的本質差別，從而減少電池的不一致性對電池組造成的損 傷，提高電池組的使用壽命。并且，本發明專利技術提供的電池一致性評價方法不僅 提高了評價的準確性，而且成本低廉，操作簡單、快捷，適合工業生產上應 用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
電池組是由多個單體電池串聯和/或并聯連接而成的，但是由于各單體電 池的一致性差別，電池組經過一定的充放電循環之后性能會有不同程度的下 降，表現為容量衰減率的加大和電池組內單體電池一致性差別變大。單體電 池性能上參差不齊并不全是緣于電池的生產技術問題，從涂膜開始到成品要 經過多道工序，即使每道工序都經過嚴格的檢測程序，使每只電池的電壓、 內阻、容量一致，使用一段時間后，也會產生差異。如果組成電池組的單體 電池一致性不好，那么充放電過程會加大單體電池之間的差異，很容易引起 部分電池過充電或過放電，而另一部分電池的性能得不到充分發揮，最終導 致電池組性能的劣化，并且很快衰減或失效。針對此問題，目前主要的解決方法是用外加電路來管理和均衡電池組中 電池的充放電狀態，但是根本的解決途徑在于挑選一致性好的單體電池組成 電池組。因此，如何將性能指標一致的單體電池挑選出來組成電池組，對生 產電池組來說意義重大。目前，主要是根據電池的內阻、電壓差及容量差來 判定電池的一致性從而進行分類挑選的。但是，通過電池內阻、電壓差和容量差評價電池一致性的方法仍然具有 一定的缺陷。因為即使是內阻相同、電壓差很小、容量差別很小的兩個同種 型號電池，組成電池組后仍然存在上述部分電池過充電或過放電，而另一部 分電池的性能得不到充分發揮，最終導致電池組性能的劣化，并且很快衰減 或失效的問題。由此可見，現有的評價方法并不能真正有效地判斷電池的一池一致性評價方法成為了迫在眉睫 需要解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術中電池一致性評價方法不能真正有效 地判斷電池的一致性的缺點，提供一種能夠真正有效地判斷電池一致性的方 法。本專利技術提供了，其中，該方法包括獲取多個電池的電壓曲線，并比較所述多個電池的電壓曲線的緩慢恢復段BC在電壓 方向上的高度和在時間方向上的距離，根據比較結果判斷多個電池的一致 性；所述電壓曲線是指該多個電池各自在恒流充電或恒流放電以及隨后的擱 置過程中電壓隨時間的變化曲線，所述緩慢恢復段BC為所述電壓曲線中電 壓呈緩慢上升趨勢的區段。本專利技術提供的電池一致性評價方法通過不同電池的電壓曲線特征來判 斷電池的一致性。實驗證明，通過電池的電壓曲線能更加直接的分辨不同電 池的本質差別，從而減少電池的不一致性對電池組造成的損傷，提高電池組 的使用壽命。并且，本專利技術提供的電池一致性評價方法不僅提高了評價的準 確性，而且成本低廉，操作簡單、快捷，適合工業生產上應用。附圖說明圖1為根據本專利技術對電池進行恒電流放電以及隨后的擱置過程中電流隨 時間變化的曲線。圖2為與圖1相對應的反映電池電壓隨時間變化關系的電壓曲線。具體實施方式下面結合附圖進一步說明本專利技術。圖1為根據本專利技術對電池進行恒電流放電以及隨后的擱置過程中電流隨 時間的變化曲線。從圖l可以看出，第一水平線段表示恒電流放電過程，第 二水平線段表示擱置過程。圖2為與圖1相對應的反映電池電壓隨時間變化關系的電壓曲線。從圖2可以看出，從時間為0至A點即橫坐標為2000秒 的點，電壓呈下降趨勢，該段曲線即橫坐標為0-2000秒對應的曲線表示與 圖1相對應的恒電流放電過程；從A點至B點，電壓急劇上升，A點與B 點對應的時間點相同，均為2000秒，因此AB段只有在電壓方向上的高度， 在時間方向上的距離為O，由于AB段的電壓急劇上升，因此稱為瞬間恢復 段AB;從B點至C點，電壓呈緩慢上升趨勢，因此稱為緩慢恢復段BC。 AB和BC段均表示擱置過程。而C點以后，即使繼續擱置，電壓的變化非 常小，基本呈電壓不變的水平趨勢。為明確起見，本專利技術中，A點是指電壓 曲線中電壓由下降轉變為上升時的拐點，B點是指電壓由垂直上升變為緩慢 上升的拐點，C點是指電壓由緩慢上升變為恒定的拐點，所述恒定是指電壓 變化不超過1 Q"。根據本專利技術的方法，對電池進行恒流放電或充電一擱置過程，通過這樣 一個階躍電流得到的電壓曲線監測該過程中的電池電壓，根據電壓的變化了 解電池內部的極化大小和鋰離子擴散快慢。對于鋰離子電池而言，電池正負極的擴散系數很小，電解液中鋰離子的 遷移數很小，因此電池的極化主要表現為鋰離子在正負極中的擴散和電解液 中鋰離子形成的濃度梯度。對應于恒流放電過程，在恒流放電一段時間之后， 因為鋰離子擴散和遷移的原因，電池正負極和電解液中形成了一個鋰離子的 濃度梯度。恒流放電突然停止之后^2000s)，電池電壓有一瞬間恢復段AB， 如圖2所示，該段電壓是電池內部歐姆內阻上分擔的電壓，因為放電電流消 失，歐姆內阻上承擔的電壓差也立刻消失。在該瞬間恢復段之后，電壓有一緩慢恢復段BC，該緩慢恢復段是電池內部極化消除的階段，由于正負極材 料和電解液中鋰離子濃度梯度的消失是一個擴散過程，因此該過程是緩慢進 行的，對應的電壓也是緩慢的上升，最后達到一個基本穩定的值。該緩慢恢復段BC對應的是正負極鋰離子濃度梯度的消除和電解液中鋰離子濃度梯度 的消除，該緩慢恢復段BC在電壓方向上的高度可以看作是極化內阻上分擔 的電壓的大小，對于一定的放電電流，該值越大則極化內阻越大，則極化越 大，因此，該緩慢恢復段BC在電壓方向上的高度可以用來表征電池極化的 大小。該緩慢恢復段BC在時間方向上的長度可以用來表征電池正負極和電 解液中鋰離子濃度梯度消除和擴散過程的快慢。因此可以用該緩慢恢復段 BC在電壓方向上的高度和時間方向上的距離表征鋰電池的極化性能。根據本專利技術的評價方法，對若干只電池按照如圖1所示的相同的方式恒 壓放電，得到如圖2所示的電壓曲線。可以通過電壓曲線中的瞬間恢復段 AB段在電壓方向上的高度表征電池歐姆內阻的大小，所述瞬間恢復段AB 在電壓方向上的高度越高，電池內部歐姆內阻越大；緩慢恢復段BC段的高 度表征電池極化的大小，所述緩慢恢復段BC在電壓方向上的高度越高，電 池極化內阻越大；緩慢恢復段BC段在時間方向上的距離表征電池內部鋰離 子擴散的快慢，所述緩慢恢復段BC在時間方向上的長度越長，電池內部鋰 離子擴散速度越慢。在評價多個電池的一致性時，通過所述多個電池的電壓曲線的緩慢恢復 段BC在電壓方向上的高度的差異和緩慢恢復段BC在時間方向上的距離大 小的差異，來判定該多個電池的一致性，所述瞬間恢復段AB在電壓方向上 的距離大小的差異、緩慢恢復段BC在電壓方向上的距離大小的差異和緩慢 恢復段BC在電壓方向上的距離大小的差異越小，則所述多個電池的一致性 越高。這樣，通過恒壓放電得到的電壓曲線就可以表征電池的一致性。根據本專利技術，以所述多個電池中的任意一個為基準電池，通過所述多個電池與基準電池的電壓曲線的緩慢恢復段BC在電壓方向上的高度的差異大小AA1和在時間方向上的距離的差異大小AA2來評價電池一致性。其中， H(n)和L(n)分別表示所述多個電池中，與基準電池不同的一個電池的電壓曲 線的緩慢恢復段BC在電壓方向上的高度和在時間方向上的距離，H(O)和L(O) 分別表示基準電池的電壓曲線的緩慢恢復段BC在電壓方向上的高度和在吋 間方向上的距離，設定p為AAl與AA2之和，通過所述多個電池中每一個電 池的p的大小，判斷多個電池的一致性，其中△A1=Ih(:);，)I篇力 (1)総jL(n)-L(O)l ,100本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種評價電池一致性的方法，其特征在于，該方法包括獲取多個電池的電壓曲線，并比較所述多個電池的電壓曲線的緩慢恢復段（ＢＣ）在電壓方向上的高度和在時間方向上的距離，根據比較結果判斷多個電池的一致性；所述電壓曲線是指該多個電池各自在恒流充電或恒流放電以及隨后的擱置過程中電壓隨時間的變化曲線，所述緩慢恢復段（ＢＣ）為所述電壓曲線中電壓呈緩慢上升趨勢的區段。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李成亮，劉瓊，吳光麟，
申請(專利權)人：李成亮，劉瓊，吳光麟，
類型：發明
國別省市：94