一种电池的分选方法与流程

本发明涉及电池检测分选
技术领域：
，特别涉及一种电池的分选方法。
背景技术：
：众所周知，随着化石燃料的广泛利用，环境污染已然成为世界性问题。北方大面积雾霾，城市热岛效应，酸雨等灾害，正在给人类一次又一次敲响了警钟，所以在这日趋严重的环境问题下，寻找一种环境友好型能源的目标已变得刻不容缓。环境污染，能源危机，正鞭策着科研领域去寻找新能源来解决这两大问题。电池，作为一种电能的存储和转化载体，因其能在几乎不影响环境的前提下，具有极高的电能转化效率而受到非常广泛的关注。目前，从手机、仪表等小型用电设备，到电动汽车、大型储能柜等大型储能设备，锂离子电池凭借其比能量密度高，循环寿命长，可存储时间长等优点，在新能源领域占有着举足轻重的地位，而正由于其集重优点于一身，锂离子电池不仅成为研究的热点，更将成为未来市场的主导。相较于电池，电池组的结构较为复杂，而并非是电池的比例放大，同一型号的电池在生产工艺和使用环境存在差异，导致电池或多或少存在容量、内阻及电压平台方面的不一致性，且这种不一致无法消除，而锂电池组各项性能的好坏对于电池的一致性又相当苛刻。有实践证实，单体循环次数在1000次左右的电池，成组后其实际循环寿命不到200次。而造成这一现象的原因并非是电池组中某一节电池循环寿命衰减为200次左右，而是由于电池组在满足安全性的基础上，电池间剩余电量的差异使电池组的容量受到剩余电量最小和可充电电量最小的电池的限制。而随着剩余电量差异的扩大，电池组的容量很快达到其寿命结束的截止容量。综上，电池组区别于电池的的关键性问题归因于电池的一致性问题。所以，提供一种能调选出性能一致的单体电的分选方法，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：提供一种电池的分选方法，其能分选出性能一致的电池。本发明的解决方案是这样实现的：一种电池的分选方法，包括以下步骤：s1、计算待分选电池的瞬时充电直流内阻和瞬时放电直流内阻，将瞬时充电直流内阻大于瞬时放电直流内阻的电池分为一组，将其他电池分为另外一组；s2、将经过步骤s1分选后的电池进行充放电循环测试，测得电池实际容量，并按照电池额定容量的某一百分比作为分选区间，对电池进行容量分选；s3、将经过步骤s2分选后的电池，按照电池soc所对应的动态电压值，代入如下标准差公式，对电池进行再分选，其中，n为任意的自然数，μ为各soc点所对应电压值的平均值，χi为同批次其他电池soc所对应的各电压值。本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s1中，若电池由搁置状态变为充放电状态时，电池的瞬时充电直流内阻值为：r充＝(u充-u搁)/i充其中，u充为充电状态的电压、i充为电流数据、u搁为搁置电压；若电池由搁置状态变为充放电状态时，电池的瞬时放电直流内阻值为：r放＝(u放-u搁)/i放其中，u放为放电状态的电压、i放为电流数据、u搁为搁置电压。本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s1中，当电池直接由放电变为充电时，电池瞬时充电直流内阻为：r充＝(u充-u放)/(i充-i放)其中，u放为放电电压、i放为电流，u充为充电电压、i充为电流；当电池直接由充电变为放电，电池瞬时放电直流内阻为：r放＝(u放-u充)/(i放-i充)其中，u放为放电电压、i放为电流，u充为充电电压、i充为电流。本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s2中在进行充放电循环测试之前，还对电池进行预处理，具体为，将待分选电池置于温度为10～50℃，大气压为0.5～5个标准大气压，相对湿度在5％～95％条件下，使电池表面温度在预设温度范围区间内。本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s2中对电池进行预处理时，电池表面温度在预设温度±2℃范围内。本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s2中对电池进行充放电循环测试包括以下步骤：s11，搁置，将电池搁置5-20分钟；s12，以恒流充电至电池截止电压，然后转为恒压充电至电池截止电流；s13，搁置，将电池搁置5-20分钟；s14，恒流放电；s15，循环，从s11循环开始到s14环结束，循环多次；s16，搁置，将电池搁置5-20分钟；s17，先恒流充电至电池截止电压，然后转为压充电至电池截止电流；s18，结束。本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s2中以电池额定容量的0.1％～10％作为分选区间。本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s1中，若两块电池的瞬时充电直流内阻相差3倍以上或瞬时放电直流内阻相差3倍以上，则将此两块电池分配到不同的组。本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s3中，所述σ值为电池代入标准差公式计算得到的值，电池按照σ值大小区间进行再分选。本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤s1中待分选电池是刚出厂的新电池或二次利用电池。从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：在本发明所述的分选电池的方法，其通过充放电瞬时内阻，电池容量，电池不同soc对应电压值三个参考量，对电池进行分选，可以准确、可靠的分选出参数一致的电池，以便将一致性好的电池组装成电池组，保证所配对电池组的循环寿命以及充放电性能，使得电池组能够安全，稳定，高效的为用电设备供电，增加电池组的循环寿命和充放电性能，从而达到降低电池组成本的目的。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。图1为本发明一种实施方式中电池的分选方法的流程图；图2为电池分选时其充放电示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本发明实施例如下，如图1所示，一种电池的分选方法，包括以下步骤：s1、计算待分选电池的瞬时充电直流内阻和瞬时放电直流内阻，将瞬时充电直流内阻大于瞬时放电直流内阻的电池分为一组，将其他电池分为另外一组；s2、将经过步骤s1分选后的电池进行充放电循环测试，测得电池实际容量，并按照电池额定容量的某一百分比作为分选区间，对电池进行容量分选；s3、将经过步骤s2分选后的电池，按照电池soc所对应的动态电压值，代入如下标准差公式，对电池进行再分选，其中，n为任意的自然数，μ为各soc点所对应电压值的平均值，χi为同批次其他电池soc所对应的各电压值。在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s1中，若电池由搁置状态变为充放电状态时，电池的瞬时充电直流内阻值为：r充＝(u充-u搁)/i充其中，u充为充电状态的电压、i充为电流数据、u搁为搁置电压；若电池由搁置状态变为充放电状态时，电池的瞬时放电直流内阻值为：r放＝(u放-u搁)/i放其中，u放为放电状态的电压、i放为电流数据、u搁为搁置电压。在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s1中，当电池直接由放电变为充电时，电池瞬时充电直流内阻为：r充＝(u充-u放)/(i充-i放)其中，u放为放电电压、i放为电流，u充为充电电压、i充为电流；当电池直接由充电变为放电，电池瞬时放电直流内阻为：r放＝(u放-u充)/(i放-i充)其中，u放为放电电压、i放为电流，u充为充电电压、i充为电流。在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s2中在进行充放电循环测试之前，还对电池进行预处理，具体为，将待分选电池置于温度为10～50℃，大气压为0.5～5个标准大气压，相对湿度在5％～95％条件下，使电池表面温度在预设温度范围区间内。在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s2中对电池进行预处理时，电池表面温度在预设温度±2℃范围内。在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s2中对电池进行充放电循环测试包括以下步骤：s11，搁置，将电池搁置5-20分钟；s12，以恒流充电至电池截止电压，然后转为恒压充电至电池截止电流；s13，搁置，将电池搁置5-20分钟；s14，恒流放电；s15，循环，从s11循环开始到s14环结束，循环多次；s16，搁置，将电池搁置5-20分钟；s17，先恒流充电至电池截止电压，然后转为压充电至电池截止电流；s18，结束。在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s2中以电池额定容量的0.1％～10％作为分选区间。在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s1中，若两块电池的瞬时充电直流内阻相差3倍以上或瞬时放电直流内阻相差3倍以上，则将此两块电池分配到不同的组。在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s3中，所述σ值为电池代入标准差公式计算得到的值，电池按照σ值大小区间进行再分选。在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在所述步骤s1中待分选电池是刚出厂的新电池或二次利用电池。如图2所示，为电池分选时其充放电示意图，从上图可以看出电池容量与电压的关系，其中走势逐渐向下的曲线为放电曲线，即电池随着放电量的增加，电池端电压逐渐下降；走势逐渐向上的曲线为充电曲线，即电池随着充电量的增加，电池端电压逐渐上升。具体实施例1下面以26650磷酸铁锂电池一百只，额定容量为3ah，标称电压3.2v为例来介绍本发明所述的电池的分选方法。(1)计算待分选电池的瞬时充电直流内阻和瞬时放电直流内阻,以某一批次电池充放电循环数据中的最后一次充电状态的第一个记录点中的瞬时充电电压计为u1，充电电流设为i1，前一搁置状态的最后一个记录点的电压设为u0，那么电池在此soc状态下的充电瞬时直流内阻r1＝(u1-u0)/i1；同理，最后一次放电状态的第一个记录点中的瞬时放电电压设为u2，放电电流设为i2，前一搁置状态的最后一个记录点的电压设为u3，那么电池在此soc状态下的放电瞬时直流内阻r2＝(u2-u3)/i2。最后，将每一容量批次电池的同一状态下的充放电瞬时内阻数据汇总，将每个电池的瞬时充电直流内阻减去瞬时放电直流内阻，差值为正的分为一组，即将瞬时充电直流内阻大于瞬时放电直流内阻的电池分为一组；其他电池分为另外一组，如下表1所示。需要注意的是，有些电池由于加工生产的问题造成其测量的瞬时充放电直流内阻都很大，可其差值依然很小，则这类电池应该从分选的电池组中剔除掉，例如在相同容量区间中，出现这样两块电池，第一块：瞬时充电内阻为0.002，瞬时放电内阻为0.001；第二块电池：瞬时充电内阻为0.01，瞬时放电内阻为0.009，则此两块电池绝对不能被分配到一组中。为了避免此种情况的发生，可设定瞬时充放电直流内阻于一定区间(3—10倍)中，若充放电内阻值超过预设区间值，则该标号电池不予考虑分容。测试瞬时充放电直流内阻的意义：瞬时充电直流内阻对于电池充电过程中的电压平台具有重要意义，在测试系统给电池充电过程中，其所测试的电压为总电压，即电池内阻分压与端电压之和，所以瞬时充电直流内阻增大会导致电压平台上升；而瞬时放电直流内阻对于电池放电过程中的电压平台同样具有重要意义，在测试系统给电池充电过程中，其所测试的电压为端电压，为总电压减去电池内阻分压，在电池恒流放电过程中，电流大小不变，若电池内阻增大，则会导致电池内阻分压增大，而使端电压降低，因此导致放电过程中的电压平台降低。所以，为使电池组的电压平台稳定，就需要组成电池组的电池拥有相似的瞬时充放电直流内阻，所以按瞬时充放电直流内阻，作为分选的依据，是非常必要的。(2)将经步骤(1)处理后的电池，置于25℃，1标准大气压，50％相对湿度的环境氛围下，保持直到电池表面温度在25℃±2℃，用电池测试系统，对电池进行充放电循环测试。对电池进行充放电循环测试的工作步骤包括：第一步：搁置，时间10分钟；第二步；以0.3c恒流充电至电池截止电压3.65v，然后转为3.65v恒压充电，截止电流为0.05c；第三步：搁置，时间10分钟；第四步：恒流放电，放电电流为0.5c；第五步：循环，从第一步循环开始到第四步循环结束，循环次数为三次；第六步：搁置，时间10分钟；第七步：先恒流充电至电池截止电压3.65v，然后转为3.65v恒压充电，截止电流为0.05c；第八步：结束。以最后一循环的恒流放电容量，计作电池实际容量，以电池额定容量3ah的2％，即0.06ah为分选区间，例如：3.00～3.06ah，2.94～3.00ah，2.88～2.94ah为不同容量区间，如下表1所示。表13ah磷酸铁锂电池部分分容数据一览编号容量充电内阻放电内阻充放差13.1830.0275110.027867-0.00035566223.19720.03010.031252-0.00115208233.16440.02790.0260740.0018263843.16420.0224270.0210670.00136024653.16250.02790.0272740.0006260663.16260.0256920.026067-0.00037437473.1710250.02570.026467-0.00076666783.17980.0254310.028733-0.00330281793.14260.0344140.030230.004183535103.18680.02970.0287490.000951334113.15780.03010.02870.0014123.1660.0313250.037-0.00567494133.16450.0328390.034743-0.001903191143.18370.02550.0232060.002293812153.18470.026450.027274-0.000823685163.16670.0332130.0328750.000337852173.17720.0307250.0291330.001591247183.15570.0286110.029141-0.000529659193.16810.0262920.0258740.000418545203.17570.0326260.032867-0.000240566(3)为了使电压平台更趋于一致，在上一次分选的基础上，再来考察soc点所对应的充放电实时电压。电池的额定容量为3ah，取3ah为100％soc，然后得出10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％soc所对应的容量为0.3ah、0.6ah、0.9ah、1.2ah、1.5ah、1.8ah、2.1ah、2.4ah、2.7ah。在所要分选的电池中随机抽取一节电池，通过数据找到以上9个容量值所对应的电压值，并求其平均数，记为μ。然后，找到其他电池容量所对应的充放电实时电压，记为χi，分别代入标准差公式：得出待分选电池的σ值。从实际操作来看，σ的值徘徊在0.040～0.048左右，按σ值可将电池分为8个组，即从0.040～0.041到0.047～0.048的8组。需要注意的是，由于每种锂离子电池的型号，容量，性能等均有所差异，会导致σ值有很大区别，所以应按分选时电池的具体情况来定。具体实施例2下面以25ah磷酸铁锂电池，额定容量为25ah，标称电压3.2v为例来介绍本发明所述的电池的分选方法。(1)对电池进行瞬时充放电直流内阻的分选，计算瞬时充放电直流内阻方法与具体实施例1相同。之后将每一容量批次电池的同一状态下的充放电瞬时内阻数据汇总，将每个电池的瞬时充电直流内阻除以瞬时放电直流内阻，其商大于1的分为一组，即将瞬时充电直流内阻大于瞬时放电直流内阻的电池分为一组；其他电池分为另外一组，如下表2所示。(2)将经步骤(1)处理后的电池，置于20℃，1标准大气压，40％相对湿度的环境氛围下，保持直到电池表面温度在20℃±2℃，用电池测试系统，对电池进行充放电循环测试。工作步骤设置：第一步：搁置，时间10分钟；第二步；以0.5c恒流充电至电池截止电压3.65v，然后转为3.65v恒压充电，截止电流为0.05c；第三步：搁置，时间10分钟；第四步：恒流放电，放电电流为1c；第五步：循环，从第一步循环开始到第四步循环结束，循环次数为三次；第六步：搁置，时间10分钟；第七步：以0.5c恒流充电至电池截止电压3.65v，然后转为3.65v恒压充电，截止电流为0.05c；第八步：结束。表225ah磷酸铁锂电池部分分容数据一览编号放电容量瞬时充电内阻瞬时放电内阻充放差125.45080.0021423990.010709344-0.008566945223.25140.0022604290.0020095110.000250918325.08390.0021710860.010661356-0.00849027425.36020.0094918030.00190780.007584003525.3470.0020235580.010103598-0.00808004623.73330.0021717590.010634725-0.008462966725.23810.0021410710.010541386-0.008400315823.02000.0070991480.007036516.26382e-05923.45760.0102019380.0020301130.0081718251025.08730.0101956160.010354354-0.0001587381125.34160.0021851010.0021834591.64279e-061223.29240.0127904840.00260.0101904841325.24340.0021013940.010429654-0.008328261423.59840.006692680.0013380020.0053546791525.52000.0100480.0020090130.0080389871625.41780.0013216490.006701039-0.005379391723.32200.0020320.0020065072.54928e-051823.19390.0041099610.010709344-0.0065993831925.41840.0118080.0023517660.0094562342023.28570.0067714130.001292820.0054785932125.15780.0019820340.0019148656.71692e-052224.10570.0070907250.010088494-0.002997772323.14080.0021845590.0021632362.1323e-052424.69260.0109812770.010906597.46863e-052523.61700.0099975210.0028501430.007147377以最后一循环的恒流放电容量，计作电池实际容量，以电池额定容量25ah的2％，即0.5ah为分选区间，例如：24.0～24.5ah，24.5～25ah，25～25.5ah为不同容量区间，如上表2所示。(3)在容量分选和充放电瞬时直流内阻分选的基础上，再来考察soc点所对应的充放电实时电压，电池的额定容量为25ah，取25ah为100％soc，然后得出15％、25％、35％、45％、55％、65％、75％、85％soc所对应的容量为3.75ah、6.25ah、8.75ah、11.25ah、13.75ah、16.25ah、18.75ah、21.25ah。在所要分选的电池中随机抽取一节电池，将其soc所对应的电压值记为μ1、μ2、μ3、μ4、μ5、μ6、μ7、μ8，其他分选电池soc所对应的电压值记为χ1、χ2、χ3、χ4、χ5、χ6、χ7、χ8。代入标准差公式：得出待分选电池的σ值。从实际操作来看，σ的值徘徊在0.03～0.07左右，按σ值可将电池分为4个组，即从0.03～0.04至0.06～0.07的4组。从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：在本发明所述的分选电池的方法，其通过电池容量，充放电瞬时内阻，电池不同soc对应电压值三个参考量，对电池进行分选，可以准确、可靠的分选出参数一致的电池，以便将一致性好的电池组装成电池组，保证所配对电池组的循环寿命以及充放电性能，使得电池组能够安全，稳定，高效的为用电设备供电，增加电池组的循环寿命和充放电性能，从而达到降低电池组成本的目的。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12