一种动力锂离子电池日历寿命测试方法
【专利摘要】本发明涉及动力锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种动力锂离子电池日历寿命测试方法。本发明结合动力锂离子电池搁置的荷电状态、温度及搁置过程中的测试数据三个方面的因素，测试电池的日历寿命。对测试结果进行线性拟合，得到不同搁置状态的日历寿命，结合实际的使用情况，对不同状态的电池搁置情况进行拟合分析，得到电池综合使用条件下的日历寿命；拟合后的曲线可以用公式Q（t）=atz。本发明提供的估算方法综合考虑了荷电状态、温度及具体的使用过程三方面的特点，使测试结果更接近动力锂离子电池的实际使用性能。
【专利说明】
_种动力裡禹子电池日历寿命测试方法
技术领域
[0001]本发明涉及动力锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种动力锂离子电池日历寿 命测试方法。
【背景技术】
[0002] 动力锂离子电池的寿命有循环寿命和日历寿命之分。其中循环寿命是指电池在工 况循环或常规循环过程中达到循环所需要的时间；日历寿命是指在某参考温度下、开路状 态达到寿命终止所需要的时间，即电池在备用状态下的寿命。日历寿命在电池最低化使用 的条件下评估了时间的流逝对电池性能的影响，目前已得到越来越广泛的关注，逐渐成为 寿命估计的重要方面。
【发明内容】
[0003] 本发明综合考虑电池搁置的几个常规温度分别测试日历寿命，并根据使用区域的 综合温度区间变化，提供一种动力锂离子电池日历寿命测试方法。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0005] -种动力锂离子电池日历寿命的测试方法，包括以下步骤：
[0006] (1)将生产分容后待测试规格型号的电池取若干个进行活化处理；
[0007] (2)将若干个同一规格型号电池平分为Ai^SOCJs^SOC^As^SOC^AA^SOC……和 Ax%S0C的X大组，并且每大组下分IVC、T2°C……和T/C的y小组，其中0彡AiSAsSAsS A 4……<AX< 100，^<12……<Ty< 100，X和y均是大于1的自然数；
[0008] (3)测试并记录活化处理后电池的初始容量，作为初始状态档案；
[0009] (4)将已建立初始状态档案的电池按划分的大组调节至不同S0C状态，并按各自划 分的小组搁置在不同温度下；
[0010] (5)测试电池每个搁置周期后的放电容量；
[0011] (6)用单个搁置周期的放电容量，线性预测日历寿命；
[0012] (7)用每个搁置周期后测试的放电容量及步骤(6)线性预测的日历寿命，拟合出不 同搁置温度下的指数公式βω:#'、ρ 2ω = α2ρ……G⑴=气/'其中以⑴、 Q2(t)……Qy(t)表示IVC、T2°C……Ty°C温度下的容量衰减率， ai、a2……aySlVC、T2°C…… T/C温度下的寿命衰减系数，t为线性预测的日历寿命，Z1、Z2……zy为IVC、IVC……T/C温 度下和电池材料结构相关的影响因子；
[0013] (8)用不同搁置温度下的指数公式综合线性拟合预测日历寿命。
[0014] 本发明所述的一种动力锂离子电池日历寿命的测试方法，步骤（1)所述的活化处 理为将电池用0.33C到1C的电流满充满放循环3~10周。
[0015] 本发明所述的一种动力锂离子电池日历寿命的测试方法，步骤(3)和(5)所述的直 流内阻和功率参数的测试采用混合脉冲测试方法。
[0016] 本发明所述的一种动力锂离子电池日历寿命的测试方法，所述混合脉冲测试方法 为：
[0017] 测量电芯对应荷电状态下的开路电压Vi，后用5C大电流放电2s，采集大电流放电 终止瞬间的电压V2，则直流内阻DCR = (VX-V2) /15C，其中，15C表示5C电流，放电的截止电压标 定为V。，则功率P=(Vi_Vq) XVq/DCR。
[0018] 本发明所述的一种动力锂离子电池日历寿命的测试方法，步骤(5)、（6)和(7)所述 的搁置周期为30天。
[0019] 本发明所述的一种动力锂离子电池日历寿命的测试方法，步骤(6)所述的线性预 测日历寿命的具体方法是：
[0020] 线性预测寿命(月）=(容量衰减底线/容量衰减率）X目前已搁置的月数，
[0021 ]其中，容量衰减底线为0.2，容量衰减率=(放电容量-初始容量)/初始容量。
[0022] 本发明所述的一种动力锂离子电池日历寿命的测试方法，步骤(8)所述的综合线 性拟合预测日历寿命的具体方法是：
[0023] 确定某个固定的使用区域，根据此区域的一年温度趋势，分别确定在T i °C、T 2 °C……T/C温度下使用的具体月数％12……My，再根据不同搁置温度下的指数公式，进行 综合线性拟合出Q(t)=at z，利用此公式预测此区域的电池日历寿命；
[0024]
M2……My为1到12的自然数且Mi+M2……+My = 12，ai、a2……ay为T! °C、T2 °C……Ty °C温度下的 寿命衰减系数，a为综合寿命衰减系数，Z1、z2……zy为h °C、T2°C……Ty°C温度下和电池材料 结构相关的影响因子，z为综合电池材料结构相关的影响因子。
[0025]本发明所述的一种动力锂离子电池日历寿命的测试方法，所述动力锂离子电池为 LFP/C (即 LiFePOVC)或 NCM/C (即 Ni CoMn/C)材料体系的电池。
[0026]本发明的有益效果在于：
[0027] 本发明提供的估算方法综合考虑了荷电状态、温度及具体的使用过程三方面的特 点，使测试结果更接近动力锂离子电池的实际使用性能。
【具体实施方式】
[0028] 为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对 本发明进行说明而非对其加以限定。
[0029] 取300只IFP20100140,标称容量为30Ah的单体电芯，记录电池的原始编码，在领取 时，电池的编码是由小到大连续的编号，分别是IFPHB0300001-IFPHB0300300,按照本发明 内容进行：
[0030] 1、用15A电流对300只电池进行满充满放循环5周活化处理后，满电态截止备用；
[0031] 2、第五周的放电容量，标记为初始容量，分别对应电池的原始出厂编码，记录为C0 至C300备用；
[0032] 3、上述电池用HIKI0BT5330内阻仪测试交流内阻、用JZC-15TSE测试重量、拍摄外 观照片，分别对应原始电池编码标记，建立原始状态档案；
[0033] 4、上述三百只电池按照电池的编号依此平分成五大组：IFPHB0300001到 IFPHB0300060 为第一组，依此类推，分别编入 0 % S0C、30 % S0C、50 % S0C、80 % S0C、100 % S0C 五大组；
[0034] 5、上述分组后的电池，用 30A 电池分别放电 6〇111；[11、42111；[11、30111；[11、12111；[11、0111；[11调整 至对应的荷电状态；
[0035] 6、上述五大组电池分别按照编号大小顺序在大组内平分成三小组，FPHB0300001 至lj IFPHB0300020为第一组，依此类推；
[0036] 7、上述分组后的电池分别放置在10 °C、25 °C、45 °C保温箱内搁置30d;
[0037] 8、搁置30d后，取出常温下搁置5h，使电池的温度回升至常温，25°C温度条件下搁 置的电池可以直接进行下一循环的测试；
[0038] 9、上述电池进行放电容量、交流内阻、重量等测试，图片记入日历寿命档案；
[0039] 10、上述测试后的电池，重复7、8、9步；
[0040] 11、经过10个周期的测试，整理出以下表1~3不同温度、不同S0C荷电状态电池的 容量衰减率数据，每2个周期取一个数据，其中AC1到AC5分别表示第2、4、6、8、10周期的平 均容量衰减率：
[0041 ] 表1:10°C条件下搁置不同S0C状态的容量衰减率
[0043] 表2:25°C条件下搁置不同S0C状态的容量衰减率
[0045] 表3:45°C条件下搁置不同S0C状态的容量衰减率
[0047] 12、根据第10周期的数据（AC5)，利用公式:线性预测日历寿命=【容量衰减底线 (20%)/容量衰减率】*目前已搁置月数，分别进行计算，得到表4结果：
[0048] 表4:不同温度和S0C荷电状态下电池的线性预测日历寿命
[0050] 13、根据表1~3的容量衰减率数据和表4的线性预测日历寿命数据，利用Q(t) = atz公式分别在不同温度下进行拟合，得到表5结果：
[0051 ]表5:不同温度下电池的预测日历寿命指数公式
[0053] 14、假设合肥地区的全年温度分布为：平均温度10 °C 2个月，25 °C 8个月，45 °C 2个 月，
综合拟合后的寿命公式为:Q(t )=0.009328 Xt2·3535。
[0054]以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方 案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种动力裡离子电池日历寿命的测试方法，其特征在于，包括W下步骤： (1) 将生产分容后待测试规格型号的电池取若干个进行活化处理； (2) 将若干个同一规格型号电池平分为Ai % SOC、A2 % SOC、A3 % SOC、A4 % SOC……和Αχ % SOC的X大组，并且每大组下分Ti°C、T2°C……和T/C的y小组，其中0《Ai<A2<A3<A4……< 100，Τι<Τ2……<Ty< 100，X和y均是大于1的自然数； (3) 测试并记录活化处理后电池的初始容量，作为初始状态档案； (4) 将已建立初始状态档案的电池按划分的大组调节至不同SOC状态，并按各自划分的 小组搁置在不同溫度下； (5) 测试电池每个搁置周期后的放电容量； (6) 用单个搁置周期的放电容量，线性预测日历寿命； (7) 用每个搁置周期后测试的放电容量及步骤(6)线性预测的日历寿命，拟合出不同搁 置溫度下的指数公?窜中，Qi(t)、Q2 (t)……Qy(t)表示Ti°C、T2°C……T/C溫度下的容量衰减率，日1、日2……ay为Ti°C、T2°C……Ty °C溫度下的寿命衰减系数，t为线性预测的日历寿命，Z1、Z2……Zy为Tl°C、T2°C……T/C溫度 下和电池材料结构相关的影响因子； (8) 用不同搁置溫度下的指数公式综合线性拟合预测日历寿命。2. 根据权利要求1所述的一种动力裡离子电池日历寿命的测试方法，其特征在于:步骤 (1)所述的活化处理为将电池用0.33C到1C的电流满充满放循环3~10周。3. 根据权利要求1所述的一种动力裡离子电池日历寿命的测试方法，其特征在于:步骤 (3)和(5)所述的直流内阻和功率参数的测试采用混合脉冲测试方法。4. 根据权利要求3所述的一种动力裡离子电池日历寿命的测试方法，其特征在于，所述 混合脉冲测试方法为： 测量电忍对应荷电状态下的开路电压Vi，后用5C大电流放电2s，采集大电流放电终止瞬 间的电压V2，则直流内阻DCR = (V广V2 VI日C，其中，I日C表示5C电流，放电的截止电压标定为Vo， 则功率P = (V广Vo) X Vo/DCR。5. 根据权利要求1所述的一种动力裡离子电池日历寿命的测试方法，其特征在于:步骤 (5) 、（6)和(7)所述的搁置周期为30天。6. 根据权利要求1所述的一种动力裡离子电池日历寿命的测试方法，其特征在于，步骤 (6) 所述的线性预测日历寿命的具体方法是： 线性预测寿命（月）=(容量衰减底线/容量衰减率）X目前已搁置的月数， 其中，容量衰减底线为0.2,容量衰减率=(放电容量-初始容量)/初始容量。7. 根据权利要求1所述的一种动力裡离子电池日历寿命的测试方法，其特征在于，步骤 (8)所述的综合线性拟合预测日历寿命的具体方法是： 确定某个固定的使用区域，根据此区域的一年溫度趋势，分别确定在Tl°C、T2°C……Ty °(：溫度下使用的具体月数Mi、M2……My，再根据不同搁置溫度下的指数公式，进行综合线性 拟合出Q(t)=atz，利用此公式预测此区域的电池日历寿命； 其中Mi、M2......My 为巧Ij 12的自然数且化+M2……+My = 12，ai、日2……ay为Τι °C、T2 °C……T/C溫度下的寿命衰减 系数，a为综合寿命衰减系数，Z1、Z2……zy为Ti°C、T2°C……Ty°C溫度下和电池材料结构相关 的影响因子，Z为综合电池材料结构相关的影响因子。8.根据权利要求1所述的一种动力裡离子电池日历寿命的测试方法，其特征在于:所述 动力裡离子电池为LFP/C或NCM/C材料体系的电池。
【文档编号】G01R31/36GK106093781SQ201610384214
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月27日 公开号201610384214.2, CN 106093781 A, CN 106093781A, CN 201610384214, CN-A-106093781, CN106093781 A, CN106093781A, CN201610384214, CN201610384214.2
【发明人】丁绍玉, 熊辉, 厉运杰, 杨思文
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司