二次电池的一致性检测方法与流程

文档序号:31804212发布日期:2022-10-14 19:47阅读:234来源:国知局
二次电池的一致性检测方法与流程

1.本发明涉及二次电池性能测试技术领域,具体涉及二次电池的一致性检测方法。


背景技术:

2.随着能源危机和环境污染等问题的日益突出,开发可持续的新能源,建设低碳成本的社会越来越重要。新能源汽车对于缓解能源危机及环境保护的意义得到了广泛的认可及重视。电动汽车的大规模商业普及对动力电芯及模组pack的使用寿命和安全性能都提出了很高的要求。欧姆内阻参数是反映动力电芯功率特性及内部电化学状态的重要标志之一,同时也是动力电池bms系统管理中,对电池系统的功率特性、容量衰减、寿命衰减评估的重要数据基础。
3.目前电池制造商主要通过欧姆内阻检测电池的一致性,测定欧姆内阻的方式主要有三种:(1)在恒定的脉冲电流下,对电池进行充电(或放电),以测量电压的变化,利用欧姆定律r=u/i计算直流内阻(dcr)作为电池的欧姆内阻;(2)给电池施加很宽频率范围(从微赫兹级到兆赫兹级)的小振幅的交流正弦信号,利用频谱分析仪对输出的电流、电势信号进行转换,获得不同频率下的阻抗,阻抗的模量和相位角,以此来分析电池系统的不同的电化学反应过程,得到电池的欧姆内阻;(3)对电池输入固定1khz正弦波频率,再经过有效转换电路,采集电压、整流滤波等一系列数据,从而精确地测量在特征频率1khz下的实际阻抗值来替代电池的欧姆内阻。
4.现有技术(1)中,脉冲电流较大,被测试电池通过大的脉冲电流后可能会对电池本身造成不可逆的损伤,且有一定的安全风险;较大的脉冲电流会使电池产生极化,结果很难反映真实的欧姆内阻;测试过程需要将被测试电池充至特定的荷电状态(soc),增加测试的时间。现有技术(2)中,需要将交流信号有效值转化为电压值,并且测试频率从微赫兹级到兆赫兹级范围,不仅增加了测试设备的生产成本,而且测试周期长,直接应用于量产电池测试不可行。(3)在特征频率1khz下的实际阻抗值包含欧姆内阻、电化学反应阻抗和感抗,不能反应电池真实的欧姆内阻。
5.综上,现有技术难以高效、准确检测二次电池的一致性。


技术实现要素:

6.因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中难以高效、准确检测二次电池的一致性缺陷,从而提供一种二次电池的一致性检测方法。
7.本发明提供一种二次电池的一致性检测方法,包括:提供待测电池和若干个基准电池;获取各基准电池的奈奎斯特图谱;获取各基准电池的奈奎斯特图谱中的第一特征频率,第一特征频率为基准电池的欧姆内阻在奈奎斯特图谱中对应的频率;根据各基准电池的第一特征频率获取第一平均特征频率;采用第一平均特征频率的第一测试电流输入待测电池,获取对应的第一响应电压;根据第一响应电压和第一平均特征频率的第一测试电流获取待测电池的欧姆内阻;和/或,获取各基准电池的奈奎斯特图谱中的第二特征频率,第
二特征频率为基准电池的电化学反应电阻在奈奎斯特图谱中对应的频率;根据各基准电池的第二特征频率获取第二平均特征频率;采用第二平均特征频率的第一测试电流输入待测电池,获取对应的第二响应电压;根据第二响应电压和第二平均特征频率的第一测试电流获取待测电池的电化学反应电阻;通过待测电池的欧姆内阻和/或待测电池的电化学反应内阻判断待测电池的一致性。
8.可选的,所述待测电池的数量为若干个;根据若干个待测电池的欧姆内阻获取若干个待测电池的平均欧姆内阻;若待测电池的欧姆内阻与待测电池的平均欧姆内阻的差值的绝对值大于或等于第一阈值倍数的待测电池的平均欧姆内阻,则该待测电池不符合测试电池一致性要求;若待测电池的欧姆内阻与待测电池的平均欧姆内阻的差值的绝对值小于第一阈值倍数的待测电池的平均欧姆内阻,则该待测电池符合测试电池一致性要求;所述第一阈值倍数小于或等于0.005。
9.可选的,所述第一阈值倍数为0.003。
10.可选的,所述待测电池的数量为若干个;根据若干个待测电池的电化学反应电阻获取若干个待测电池的平均电化学反应电阻;若待测电池的电化学反应电阻与待测电池的平均电化学反应电阻的差值的绝对值大于或等于第二阈值倍数的待测电池的平均电化学反应电阻,则该待测电池不符合测试电池一致性要求;若待测电池的电化学反应电阻与待测电池的平均电化学反应电阻的差值的绝对值小于第二阈值倍数的待测电池的平均电化学反应电阻,则待测电池符合电池一致性要求;所述第二阈值倍数小于或等于0.005。
11.可选的,所述第二阈值倍数为0.003。
12.可选的,获取各基准电池的欧姆内阻,根据各基准电池的欧姆内阻获取基准电池的平均欧姆内阻和基准电池的欧姆内阻标准差;若测试电池的欧姆内阻与基准电池的平均欧姆内阻的差值的绝对值大于或等于第三阈值倍数的基准电池的欧姆内阻标准差,则该待测电池不符合测试电池一致性要求;若测试电池的欧姆内阻与基准电池的平均欧姆内阻的差值的绝对值小于第三阈值倍数的基准电池的欧姆内阻标准差,则该待测电池符合测试电池一致性要求;所述第三阈值倍数小于或等于5。
13.可选的,所述第三阈值倍数为3。
14.可选的,获取各基准电池的电化学反应电阻,根据各基准电池的电化学反应电阻获取基准电池的平均电化学反应电阻和基准电池的的电化学反应电阻标准差;若测试电池的电化学反应电阻与基准电池的平均电化学反应电阻的差值的绝对值大于或等于第四阈值倍数的基准电池电化学反应电阻,则该待测电池不符合测试电池一致性要求;若测试电池的电化学反应电阻与基准电池的平均电化学反应电阻的差值的绝对值小于第三阈值倍数的基准电池的电化学反应电阻标准差,则该待测电池符合测试电池一致性要求;所述第四阈值倍数小于或等于5。
15.可选的,所述第四阈值倍数为3。
16.可选的,获取任一基准电池的奈奎斯特图谱的方法包括:对基准电池输入第一测试电流信号,获取测试频段范围内不同频率的第一测试电流信号对应的基准电池的第一响应电压信号;根据基准电池在不同频率下的所述第一响应电压信号和对应的第一测试电信号获取基准电池的内阻;根据基准电池的内阻和对应的频率获取基准电池的奈奎斯特图谱;所述测试频段范围为10khz~0.1hz。
17.可选的,还包括:在获取各基准电池的奈奎斯特图谱之前,对各基准电池进行静置处理;所述静置处理的时间为2h~10h;所述静置处理的环境温度为-30℃~60℃。
18.可选的,获取各基准电池的奈奎斯特图谱过程中基准电池的环境温度和所述静置处理的环境温度一致。
19.可选的,进行对各基准电池进行静置处理之后,且在获取各基准电池的奈奎斯特图谱前,对所述基准电池充电至基准荷电状态;所述基准荷电状态为20%-80%。
20.可选的,获取第一特征频率和或第二特征频率之前,还包括:对待测电池进行静置处理;对待测电池进行静置处理之后,对待测电池充电至基准荷电状态;对待测电池进行静置处理的时间条件和对各基准电池进行静置处理的时间条件相同;对待测电池进行静置处理的环境温度和对各基准电池进行静置处理的环境温度相同。
21.本发明技术方案,具有如下优点:
22.本发明技术方案提供的二次电池的一致性检测方法,获取各基准电池的奈奎斯特图谱的过程中,对基准电池的损坏较小并且不会引起基准电池较为明显的电池极化。当根据基准电池的奈奎斯特图谱得到的第一平均特征频率作为测试电池的第一测试电流的频率时,能精确的得到测试电池的欧姆内阻,测试电池的欧姆内阻中包含的其他干扰阻抗较少。当根据基准电池的奈奎斯特图谱得到的第二特征频率作为测试电池的第一测试电流的频率时,能精确的得到测试电池的电化学反应电阻,测试电池的电化学反应电阻中包含的其他干扰阻抗较少。可分别准确反应待测试电池的真实欧姆内阻和/或电化学反应电阻,以此测试电池进行一致性筛选结果较为准确。综上,本发明提供的二次电池的一致性检测方法可高效准确检测二次电池的一致性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明的实施例1提供的二次电池的一致性检测方法的流程图;
25.图2为本发明的实施例1中的电化学阻抗原理等效电路图;
26.图3为本发明实施例2欧姆内阻为0.3382mω的待测试电池30次欧姆内阻检测结果直方图;
27.图4为本发明实施例2不同极耳开裂数与欧姆内阻关系图;
28.图5为本发明实施例3待测试电池的欧姆内阻和对比例1待测试电池的内阻的分布图;
29.图6为本发明测试例1基准电池平均欧姆内阻对应频率与温度关系图;
30.图7为本发明测试例1基准电池平均电化学反应电阻对应频率与温度关系图;
31.图8为本发明测试例1基准电池平均欧姆内阻与温度的关系图;
32.图9为本发明测试例2待测试电池的欧姆内阻分布图。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
37.实施例1
38.本实施例提供一种二次电池的一致性检测方法,参考图1,包括:
39.s1:提供待测电池和若干个基准电池;
40.s2:获取各基准电池的奈奎斯特图谱;
41.s3:获取各基准电池的奈奎斯特图谱中的第一特征频率,第一特征频率为基准电池的欧姆内阻在奈奎斯特图谱中对应的频率;根据各基准电池的第一特征频率获取第一平均特征频率;采用第一平均特征频率的第一测试电流输入待测电池,获取对应的第一响应电压;根据第一响应电压和第一平均特征频率的第一测试电流获取待测电池的欧姆内阻;和/或,
42.s4:获取各基准电池的奈奎斯特图谱中的第二特征频率,第二特征频率为基准电池的电化学反应电阻在奈奎斯特图谱中对应的频率;根据各基准电池的第二特征频率获取第二平均特征频率;采用第二平均特征频率的第一测试电流输入待测电池,获取对应的第二响应电压;根据第二响应电压和第二平均特征频率的第一测试电流获取待测电池的电化学反应电阻;
43.s5:通过待测电池的欧姆内阻和/或待测电池的电化学反应内阻判断待测电池的一致性。
44.本实施例提供的二次电池的一致性检测方法,获取各基准电池的奈奎斯特图谱的过程中,对基准电池的损坏较小并且不会引起基准电池较为明显的电池极化。当根据基准电池的奈奎斯特图谱得到的第一平均特征频率作为测试电池的第一测试电流的频率时,能精确的得到测试电池的欧姆内阻,测试电池的欧姆内阻中包含的其他干扰阻抗较少。当根据基准电池的奈奎斯特图谱得到的第二平均特征频率作为测试电池的第一测试电流的频率时,能精确的得到测试电池的电化学反应电阻,测试电池的电化学反应电阻中包含的其他干扰阻抗较少。可分别准确反应待测试电池的真实欧姆内阻和/或电化学反应电阻,以此
测试电池进行一致性筛选结果较为准确。综上,本发明提供的二次电池的一致性检测方法可高效准确检测二次电池的一致性。
45.在本实施例中,获取任一基准电池的奈奎斯特图谱的方法包括:对基准电池输入第一测试电流信号,获取测试频段范围内不同频率的第一测试电流信号对应的基准电池的第一响应电压信号;根据基准电池在不同频率下的所述第一响应电压信号和对应的第一测试电信号获取基准电池的内阻;根据基准电池的内阻和对应的频率获取基准电池的奈奎斯特图谱。
46.在本实施例中,获取各基准电池的奈奎斯特图谱中的欧姆内阻对应频率(即第一特征频率)的方法为基于电化学阻抗原理等效电路图(如图2所示,其中,l1:表示电池的感抗,r1表示电池的欧姆内阻,r2表示电池的电化学反应阻抗,c2表示电池的电容,w3表示电池的扩散阻抗)分解基准电池的奈奎斯特图谱得到欧姆内阻对应频率即为奈奎斯特图谱曲线与奈奎斯特图谱实部相交的点对应的频率点,相交点的阻值即为基准电池的欧姆内阻。
47.在本实施例中,获取各基准电池的奈奎斯特图谱中的电化学反应电阻对应频率(即第二特征频率)的方法为基于电化学阻抗原理等效电路图(如图2所示)分解基准电池的奈奎斯特图谱得到电化学反应电阻对应频率即为奈奎斯特图谱曲线第一个近似半圆拐点处对应的频率,该拐点的实部对应阻抗即为基准电池的电化学反应电阻。
48.在本实施例中,所述测试频段范围为10khz~0.1hz,例如10khz~0.1hz,或1000hz~0.1hz。
49.在本实施例中,二次电池的一致性检测方法还包括:在获取各基准电池的奈奎斯特图谱之前,对各基准电池进行静置处理,其中静置处理的时间为2h~10h,例如:3h、4h、8h或10h;所述静置处理的环境温度为-30℃~60℃,例如:-20℃、0℃、10℃、30℃或45℃。将基准电池进行静置处理,可使测试电池的性能相对稳定,避免测试电池自身温度不均匀对测试结果产生不利影响。静置处理时间更加测试电池大小和原来温度决定。静置处理的温度由基准电池使用温度决定。
50.在本实施例中,获取各基准电池的奈奎斯特图谱过程中基准电池的环境温度和所述静置处理的温度一致。
51.在本实施例中,进行对各基准电池进行静置处理之后,且在获取各基准电池的奈奎斯特图谱前,对所述基准电池充电至基准荷电状态;所述基准荷电状态为20%~80%,例如:20%、30%、50%或75%。为了测试的准确,需要将基准电池调试为相同的荷电状态,以免因不同的荷电状态产生不同的电池极化,使检测结果的对比性较差。
52.在本实施例中,获取第一特征频率和或第二特征频率之前,还包括:对待测电池进行静置处理;对待测电池进行静置处理之后,对待测电池充电至基准荷电状态;对待测电池进行静置处理的时间条件和对各基准电池进行静置处理的时间条件相同;对待测电池进行静置处理的环境温度和对各基准电池进行静置处理的环境温度相同。
53.在一个本实施例中,所述待测电池的数量为若干个;根据若干个待测电池的欧姆内阻获取若干个待测电池的平均欧姆内阻;若待测电池的欧姆内阻与待测电池的平均欧姆内阻的差值的绝对值大于或等于第一阈值倍数的待测电池的平均欧姆内阻,则该待测电池不符合测试电池一致性要求;若待测电池的欧姆内阻与待测电池的平均欧姆内阻的差值的绝对值小于第一阈值倍数的待测电池的平均欧姆内阻,则该待测电池符合测试电池一致性
要求;所述第一阈值倍数小于或等于0.05,例如0.05,0.01,0.005或0.003;在本实施例中,所述第一阈值倍数为0.003。
54.另一个本实施例中,所述待测电池的数量为若干个;根据若干个待测电池的电化学反应电阻获取若干个待测电池的平均电化学反应电阻;若待测电池的电化学反应电阻与待测电池的平均电化学反应电阻的差值的绝对值大于或等于第二阈值倍数的待测电池的平均电化学反应电阻,则该待测电池不符合测试电池一致性要求;若待测电池的电化学反应电阻与待测电池的平均电化学反应电阻的差值的绝对值小于第二阈值倍数的待测电池的平均电化学反应电阻,则待测电池符合电池一致性要求;所述第二阈值倍数小于或等于0.05,例如0.05,0.01,0.005或0.003;在本实施例中,所述第二阈值倍数为0.003。
55.另一个本实施例中,获取各基准电池的欧姆内阻,根据各基准电池的欧姆内阻获取基准电池的平均欧姆内阻和基准电池的欧姆内阻标准差;若测试电池的欧姆内阻与基准电池的平均欧姆内阻的差值的绝对值大于或等于第三阈值倍数的基准电池的欧姆内阻标准差,则该待测电池不符合测试电池一致性要求;若测试电池的欧姆内阻与基准电池的平均欧姆内阻的差值的绝对值小于第三阈值倍数的基准电池的欧姆内阻标准差,则该待测电池符合测试电池一致性要求;所述第三阈值倍数小于或等于5,例如1、2、3或5;在本实施例中,所述第三阈值倍数为3。
56.另一个本实施例中,获取各基准电池的电化学反应电阻,根据各基准电池的电化学反应电阻获取基准电池的平均电化学反应电阻和基准电池的的电化学反应电阻标准差;若测试电池的电化学反应电阻与基准电池的平均电化学反应电阻的差值的绝对值大于或等于第四阈值倍数的基准电池电化学反应电阻,则该待测电池不符合测试电池一致性要求;若测试电池的电化学反应电阻与基准电池的平均电化学反应电阻的差值的绝对值小于第三阈值倍数的基准电池的电化学反应电阻标准差,则该待测电池符合测试电池一致性要求;所述第四阈值倍数小于或等于5,例如1、2、3或5;在本实施例中,所述第四阈值倍数为3。
57.实施例2
58.提供10只状态良好的相同型号的纯电车用方形电池作为基准电池,将基准电池在25℃下静置6h后,将基准电池的荷电状态调整至50%荷电状态,在25℃下通过bt4560型变频日置内阻仪向测试基准电池输入第一测试电流信号获取在1000hz~0.1hz频率范围内不同频率的第一测试电流信号对应的基准电池的第一响应电压信号(其中,1000~10hz频率范围内每隔1hz采集一个点,10~0.1hz频率范围内每隔0.1hz采集一个点),根据基准电池在不同频率下的所述第一响应电压信号和对应的第一测试电信号获取基准电池的内阻;根据基准电池的内阻和对应的频率获取基准电池的奈奎斯特图谱。
59.基于基准电池的电化学阻抗原理等效电路图模型(参考图2)和基准电池的奈奎斯特图谱获取每个基准电池的欧姆内阻对应频率,以及欧姆内阻,平均计算获取基准电池的平均欧姆内阻对应频率为66hz,平均计算获取基准电池的平均欧姆内阻为0.3061mω,计算获取基准电池的欧姆内阻标准差为0.001mω,取述第三阈值倍数为3。
60.提供10只与基准电池同型号但极耳开裂程度不同的待测试电池(其中2只为状态良好电池,2只为极耳开裂两层电池,2只为极耳开裂四层电池,2只为极耳开裂六层电池,2只为极耳开裂八层电池),将待测试电池在25℃下静置6h后,将测试电池的荷电状态调整至50%荷电状态,在25℃下通过bt4560型变频日置内阻仪向待测试电池输入66hz的第一测试
电流信号,获取对应的第一响应电压,根据第一响应电压和第一特征频率的第一测试电流获取待测电池的欧姆内阻。
61.待测试电池的欧姆内阻值按照极耳开裂层数递增的顺序(0层、2层、4层、6层、8层)依次为:0.3052mω、0.3051mω、0.3187mω、0.3183mω、0.3262mω、0.3264mω、0.3315mω、0.3317mω、0.3382mω、0.3387mω,通过对比可以发现,测试电池的欧姆内阻值可分为5组,分别对应状态良好电池,极耳开裂两层电池,极耳开裂四层电池,极耳开裂六层电池,极耳开裂八层电池。通过待测试电池的欧姆内阻值与基准电池的平均欧姆内阻的差值与欧姆内阻标准差的比较可以发现,当极耳开裂数为2层的时候,电池不符合测试电池一致性要求。
62.通过bt4560型变频日置内阻仪测试对欧姆内阻为0.3382mω的待测试电池进行30次检测(测试条件与上述测试条件相同),通过minitab软件频次与欧姆内阻的直方图(如图3所示),从图3可知该待测试电池的欧姆内阻符合正态分布,且标准偏差值较小,表明测量系统波动很小,灵敏度高,测试误差很低。
63.通过bt4560型变频日置内阻仪分别对每个待测试电池进行10次测试(测试条件与上述测试条件相同),并记录其对应的欧姆内阻,通过minitab软件绘制极耳开裂数与欧姆内阻关系图(如图4所示)。从图4中可看出,随着极耳开裂层数增加,欧姆内阻基本呈线性增长关系,欧姆内阻增长率最高可到达10%左右,表明在欧姆内阻差异较小的情况下,通过该方法可精准有效识别,进而提高欧姆内阻识别精度,有效解决电池欧姆内阻一致性筛选问题,提高成品出货率。
64.实施例3
65.提供10只状态良好的相同型号的混合动力汽车用方形电池作为基准电池,将基准电池在25℃下静置6h后,将基准电池的荷电状态调整至50%荷电状态,在25℃下通过电化学工作站向测试基准电池输入第一测试电流信号获取在10khz~10mhz频率范围内不同频率的第一测试电流信号对应的基准电池的第一响应电压信号,根据基准电池在不同频率下的所述第一响应电压信号和对应的第一测试电信号获取基准电池的内阻;根据基准电池的内阻和对应的频率获取基准电池的奈奎斯特图谱。
66.基于基准电池的电化学阻抗原理等效电路图模型(参考图2)和基准电池的奈奎斯特图谱获取每个基准电池的欧姆内阻对应频率,平均计算获取基准电池的平均欧姆内阻对应频率为245hz。
67.提供100只与基准电池同型号的待测试电池(将待测电池从1-100编号),将待测试电池在25℃下静置6h后,将测试电池的荷电状态调整至50%荷电状态,在25℃下通过量产线变频内阻仪向待测试电池输入245hz的第一测试电流信号,获取对应的第一响应电压,根据第一响应电压和第一特征频率的第一测试电流获取各待测电池的欧姆内阻,平均计算待测电池的欧姆内阻的平均欧姆内阻,将各待测电池的欧姆内阻与平均欧姆内阻相比较,若待测电池的欧姆内阻与平均欧姆内阻的差值的绝对值大于或等于0.3%的平均欧姆内阻,则该待测电池不符合测试电池一致性;若待测电池的欧姆内阻与平均欧姆内阻的差值的绝对值小于0.3%的平均欧姆内阻,则该待测电池符合测试电池一致性。测试结果参考图5。
68.筛选出2个不符合电池一致性的待测试电池。
69.对比例1
70.对实施例3中的100只电池进行检测,将待测试电池在25℃下静置6h后,将测试电
池的荷电状态调整至50%荷电状态,在25℃下通过量产线内阻仪向待测试电池输入1000hz的第一测试电流信号,获取对应的第一响应电压,根据第一响应电压和第一特征频率的第一测试电流获取各待测电池的欧姆内阻,平均计算待测电池的欧姆内阻的平均欧姆内阻,将各待测电池的欧姆内阻与平均欧姆内阻相比较,若待测电池的欧姆内阻与平均欧姆内阻的差值的绝对值大于或等于0.3%的平均欧姆内阻,则该待测电池不符合测试电池一致性;若待测电池的欧姆内阻与平均欧姆内阻的差值的绝对值小于0.3%的平均欧姆内阻,则该待测电池符合测试电池一致性。测试结果参考图5。
71.筛选出4个不符合电池一致性的待测试电池。
72.因1000hz的第一测试电流信号下获取的内阻中包含有大量感抗,因此内阻波动较大,容易过筛符合电池一致性的待测试电池。
73.测试例1
74.提供实施例3中10只基准电池在25℃下静置6h后,将基准电池的荷电状态调整至50%荷电状态,在25℃下通过电化学工作站向测试基准电池输入第一测试电流信号获取在10khz~10mhz频率范围内不同频率的第一测试电流信号对应的基准电池的第一响应电压信号,根据基准电池在不同频率下的所述第一响应电压信号和对应的第一测试电信号获取基准电池的内阻;根据基准电池的内阻和对应的频率获取基准电池的奈奎斯特图谱。
75.基于基准电池的电化学阻抗原理等效电路图模型(参考图2)和基准电池的奈奎斯特图谱获取每个基准电池的欧姆内阻对应频率和欧姆内阻和电化学反应电阻对应频率,平均计算获取基准电池的平均欧姆内阻对应频率,平均欧姆内阻,和平均电化学反应电阻对应频率。
76.按照上述方法依次获取上述10只基准电池在-30℃、-25℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃及25℃下的平均欧姆内阻对应频率,平均欧姆内阻,和平均电化学反应电阻对应频率。
77.平均欧姆内阻对应频率与温度关系见图6,平均电化学反应电阻对应频率与温度关系见图7。
78.平均欧姆内阻与温度的关系见图8,通过图8可以看出,平均欧姆内阻与温度的关系符合阿伦尼乌斯方程:
79.σt=ae-ea/rt
80.其中,σ代表离子迁移速率,σ=l/(r
×
s);t代表温度,ea代表活化能;k是常数;a是指前因子,l代表电极材料长度,s代表电极材料面积;r代表电阻(欧姆内阻或电化学反应电阻)。
81.通过图8,可以说明在较宽的温度范围内,平均欧姆内阻的测试值较为准确,本发明提供的二次电池的一致性检测方法可在较宽的温度范围内高效准确检测二次电池的一致性。
82.测试例2
83.提供10只状态良好的相同型号的混动汽车用方形电池作为基准电池,将基准电池在25℃下静置6h后,将基准电池的荷电状态调整至50%荷电状态,在25℃下通过bt4560型变频日置内阻仪向测试基准电池输入第一测试电流信号获取在1000hz~0.1hz频率范围内不同频率的第一测试电流信号对应的基准电池的第一响应电压信号(其中,1000~10hz频率范围内每隔1hz采集一个点,10~0.1hz频率范围内每隔0.1hz采集一个点),根据基准电
池在不同频率下的所述第一响应电压信号和对应的第一测试电信号获取基准电池的内阻;根据基准电池的内阻和对应的频率获取基准电池的奈奎斯特图谱。
84.基于基准电池的电化学阻抗原理等效电路图模型(参考图2)和基准电池的奈奎斯特图谱获取每个基准电池的欧姆内阻对应频率,以及欧姆内阻,平均计算获取基准电池的平均欧姆内阻对应频率为300hz。
85.随机提供9只相同型号的待测试电池(进行电池编号),将待测试电池在25℃下静置6h后,将测试电池的荷电状态调整至50%荷电状态,在25℃下通过bt4560型变频日置内阻仪向待测试电池输入300hz的第一测试电流信号,获取对应的第一响应电压,根据第一响应电压和第一特征频率的第一测试电流获取待测电池的欧姆内阻。测试结果见图9。
86.通过图9可直观看出同型号量产的电池欧姆内阻有一定差异,通过可精准有效识别电池欧姆内阻,能够把不符合不符电池一致性要求的量产电池筛选出来,以提升良品出货率。
87.显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
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