一种锂离子电池高效率分容方法、系统及存储介质与流程

本发明属于锂离子电池制造，涉及一种锂离子电池高效率分容方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、锂离子动力电池(lithium-ion battery)是20世纪90年代初出现的新型绿色环保化学电源。它具有电压高、比能量大、放电电压平稳、循环性能好、安全性能优以及贮存和工作寿命长等优点，是目前化学电源行业的最新发展方向之一。

2、容量是锂离子电池的一项重要的性能指标，锂电池在实际使用中是很多个单体锂电池进行串并联组成模组和电池包，电池进入组包前需要知道容量，目前锂电池分容工艺主要为：充满+放空+充电至指定soc的模式，即为先对电池进行恒流恒压充电，使电池充满(100％soc)，然后对电池恒流放电至最低放电电压，最后在充电至指定soc，放电过程中能够放出的容量即为电池容量，后续电池的分选、配组使用都将以该容量为依据。但是上述工艺的分容时间在4h以上，高的甚至达到6～7h，严重制约了电池厂家分容的产能提升，同时长的分容时间，增加了分容的成本投入，由于目前分容的充放电倍率已提高到0.6c～1.0c，已无提升空间。

3、现有技术中，申请公布日期为2020年12月4日、申请公布号为cn112034367a的中国发明专利申请文献《锂离子电池容量预测方法及系统》通过充电温度t2与容量关系曲线对预测的电池放电容量y1进行温度补偿，该技术方案主要是解决温度对预测的电池放电容量的影响，虽然在一定程度上节省分容充放电时间，降低了电池制造成本，但是依然存在分容时间过长的问题。

技术实现思路

1、本发明用于解决锂离子电池分容时间过长的问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

3、一种锂离子电池高效率分容方法，包括以下步骤：

4、s1、采集锂离子电池的放电容量c1、放电结束点电压v1、反弹电压v2以及剩余容量c2；

5、s2、按照放电电压截止模式对步骤s1采集的放电容量为c1数据进行切片分类处理或者按照放电时间截止模式对步骤s1采集的放电结束点电压v1数据进行切片分类处理，保证每类数据的反弹电压的起始电压和反弹时间一致；

6、s3、对切片分类后的数据，根据每个区间内锂离子电池的剩余容量c2和对应的反弹电压v2，绘制剩余容量c2随反弹电压v2变化的散点图，再根据绘制的散点图进行曲线拟合，得到每个区间内锂离子电池的剩余容量预测模型公式；

7、s4、采用步骤s3中的剩余容量预测模型计算新批次锂离子电池的满放容量。

8、进一步地，步骤s1中所述的采集锂离子电池的放电容量c1、放电结束点电压v1、反弹电压v2以及剩余容量c2的分容工艺如下：

9、s11、以0.3～1.0c倍率对锂离子电池进行恒流恒压充电至满充状态；

10、s12、锂离子电池满充后搁置3min～10min；

11、s13、以0.5～1.0c倍率对锂离子电池进行恒流放电至指定soc，记录锂离子电池的放电容量c1、放电结束点电压v1；

12、s14、将锂离子电池搁置1min～10min，搁置结束后测量锂离子电池电压，记为反弹电压v2；

13、s15、再以0.5～1.0c倍率对锂离子电池进行恒流放电至指定电压，记录此时锂离子电池的放电容量为剩余容量c2；

14、s16、将锂离子电池搁置5min～20min，

15、s17、搁置结束后以0.1～0.5c倍率对锂离子电池进行恒流充电至指定电压或指定soc。

16、进一步地，步骤s2中所述的按照放电电压截止模式对步骤s1采集的放电容量为c1数据进行切片分类处理的方法如下：

17、s21、对分容托盘按照分容托盘内最大的放电容量划分多个区间；

18、s22、对步骤s21中的每一个分容托盘区间内的锂离子电池按照容量再划分为多个子区间。

19、进一步地，步骤s21中所述的对分容托盘按照分容托盘内最大的放电容量划分多个区间的方法如下：对于m个分容托盘，记第1个分容托盘内最大的放电容量为c1max-1，第2个分容托盘内最大的放电容量为c1max-2，依次类推，第m个分容托盘内最大的放电容量为c1max-m，将c1max-1、c1max-2、...、c1max-m按照从小到大或从大到小的顺序进行排列，排列后，以队首为基准，与队首的差值在0～x mah范围内的划分为第一个区间，与队首的差值在x～2xmah范围内的划分为第二个区间，依次类推，划分为多个区间；这样m个分容托盘按照分容托盘内最大的放电容量被划分为多个区间，每个区间内的分容托盘内最大的放电容量的差值被控制在x mah以内，保证了分容托盘的一致性；

20、进一步地，步骤s22中所述的对步骤s21中的每一个分容托盘区间内的锂离子电池按照容量再划分为多个子区间的方法如下：每个分容托盘内有n只锂离子电池，步骤s21中的某一个区间有p个托盘，则共计n*p只锂离子电池，记第1只锂离子电池的容量为c1-1，第2只锂离子电池的容量为c1-2，依次类推，第n*p只锂离子电池的容量为c1-n*p，将c1-1、c1-2、...、c1-n*p按照从小到大或从大到小的顺序进行排列，排列后，以队首为基准，与队首的差值在0～y mah范围内的划分为第一个区间，与队首的差值在y～2y mah范围内的划分为第二个区间，依次类推，划分为多个区间；这样n*p只锂离子电池，被划分为多个子区间，每个子区间内的锂离子电池的容量的差值被控制在y mah以内，保证了单体锂离子电池一致性。

21、进一步地，步骤s2中所述的按照放电时间截止模式对步骤s1采集的放电结束点电压v1数据进行切片分类处理的方法如下：对于n只锂离子电池，记第1只锂离子电池的放电结束点电压为v1-1，第2只锂离子电池的放电结束点电压为v1-2，依次类推，第n只锂离子电池的放电结束点电压为v1-n，按照从小到大或从大到小的顺序进行排列，排列后，以队首为基准，与队首的差值在0～s mv范围内的划分为第一个区间，与队首的差值在s～2s mv范围内的划分为第二个区间，依次类推，划分为多个区间；这样n只锂离子电池按照放电结束点电压被划分为多个区间，每个区间内的锂离子电池的放电结束点电压的差值被控制在s mv以内，保证了锂离子电池的一致性。

22、进一步地，步骤s4中所述的采用步骤s3中的剩余容量预测模型计算新批次锂离子电池的满放容量的方法如下：

23、s41、按照步骤s1中分容工艺的第s11至s14步，采集新批次锂离子电池的放电容量c1、反弹电压v2；

24、s42、按照步骤s2的方法对采集的新批次锂离子电池的放电容量为c1数据进行切片分类处理，根据每类数据调取剩余容量预测模型中相应的计算公式；

25、s43、将步骤s41中采集的反弹电压v2输入到步骤s42中的计算公式中，计算出新批次锂离子电池的剩余容量c2；

26、s44、得到新批次锂离子电池的满放容量c＝新批次锂离子电池的放电容量c1+新批次锂离子电池的剩余容量c2。

27、进一步地，步骤s4中所述的采用步骤s3中的剩余容量预测模型计算新批次锂离子电池的满放容量的方法如下：

28、s4-1、按照步骤s1中分容工艺的第s11至s14步，采集新批次锂离子电池的放电结束点电压v1、反弹电压v2；

29、s4-2、按照步骤s2的方法对采集的新批次锂离子电池的放电结束点电压v1数据进行切片分类处理，根据每类数据调取剩余容量预测模型中相应的计算公式；

30、s4-3、将步骤s4-1中采集的反弹电压v2输入到步骤s4-2中的计算公式中，计算出新批次锂离子电池的剩余容量c2；

31、s4-4、得到新批次锂离子电池的满放容量c＝新批次锂离子电池的放电容量c1+新批次锂离子电池的剩余容量c2。

32、进一步地，步骤s3中所述的剩余容量预测模型公式为单项式或者多项式。

33、进一步地，所述锂离子电池包括磷酸铁锂lfp电池、镍钴锰ncm三元电池；电池类型包括方形电池、圆柱电池、软包电池。

34、一种锂离子电池高效率分容系统，包括：数据采集模块、切片分类处理模块、预测模型构建模块、满放容量计算模块；

35、所述的数据采集模块用于采集锂离子电池的放电容量c1、放电结束点电压v1、反弹电压v2以及剩余容量c2；

36、所述的切片分类处理模块用于按照放电电压截止模式对采集的放电容量为c1数据进行切片分类处理或者按照放电时间截止模式对数据采集模块中采集的放电结束点电压v1数据进行切片分类处理，保证每类数据的反弹电压的起始电压和反弹时间一致；

37、所述的预测模型构建模块用于对切片分类后的数据，根据每个区间内锂离子电池的剩余容量c2和对应的反弹电压v2，绘制剩余容量c2随反弹电压v2变化的散点图，再根据绘制的散点图进行曲线拟合，得到每个区间内锂离子电池的剩余容量预测模型公式；

38、所述的满放容量计算模块用于采用剩余容量预测模型计算新批次锂离子电池的满放容量。

39、进一步地，数据采集模块中所述的采集锂离子电池的放电容量c1、放电结束点电压v1、反弹电压v2以及剩余容量c2的分容工艺如下：

40、s11、以0.3～1.0c倍率对锂离子电池进行恒流恒压充电至满充状态；

41、s12、锂离子电池满充后搁置3min～10min；

42、s13、以0.5～1.0c倍率对锂离子电池进行恒流放电至指定soc，记录锂离子电池的放电容量c1、放电结束点电压v1；

43、s14、将锂离子电池搁置1min～10min，搁置结束后测量锂离子电池电压，记为反弹电压v2；

44、s15、再以0.5～1.0c倍率对锂离子电池进行恒流放电至指定电压，记录此时锂离子电池的放电容量为剩余容量c2；

45、s16、将锂离子电池搁置5min～20min，

46、s17、搁置结束后以0.1～0.5c倍率对锂离子电池进行恒流充电至指定电压或指定soc。

47、进一步地，切片分类处理模块中所述的按照放电电压截止模式对采集的放电容量为c1数据进行切片分类处理的方法如下：

48、s21、对分容托盘按照分容托盘内最大的放电容量划分多个区间，具体方法如下：对于m个分容托盘，记第1个分容托盘内最大的放电容量为c1max-1，第2个分容托盘内最大的放电容量为c1max-2，依次类推，第m个分容托盘内最大的放电容量为c1max-m，将c1max-1、c1max-2、...、c1max-m按照从小到大或从大到小的顺序进行排列，排列后，以队首为基准，与队首的差值在0～x mah范围内的划分为第一个区间，与队首的差值在x～2x mah范围内的划分为第二个区间，依次类推，划分为多个区间；这样m个分容托盘按照分容托盘内最大的放电容量被划分为多个区间，每个区间内的分容托盘内最大的放电容量的差值被控制在xmah以内，保证了分容托盘的一致性；

49、s22、对步骤s21中的每一个分容托盘区间内的锂离子电池按照容量再划分为多个子区间，具体方法如下：每个分容托盘内有n只锂离子电池，步骤s21中的某一个区间有p个托盘，则共计n*p只锂离子电池，记第1只锂离子电池的容量为c1-1，第2只锂离子电池的容量为c1-2，依次类推，第n*p只锂离子电池的容量为c1-n*p，将c1-1、c1-2、...、c1-n*p按照从小到大或从大到小的顺序进行排列，排列后，以队首为基准，与队首的差值在0～y mah范围内的划分为第一个区间，与队首的差值在y～2y mah范围内的划分为第二个区间，依次类推，划分为多个区间；这样n*p只锂离子电池，被划分为多个子区间，每个子区间内的锂离子电池的容量的差值被控制在y mah以内，保证了单体锂离子电池一致性。

50、进一步地，切片分类处理模块中所述的按照放电时间截止模式对采集的放电结束点电压v1数据进行切片分类处理的方法如下：对于n只锂离子电池，记第1只锂离子电池的放电结束点电压为v1-1，第2只锂离子电池的放电结束点电压为v1-2，依次类推，第n只锂离子电池的放电结束点电压为v1-n，按照从小到大或从大到小的顺序进行排列，排列后，以队首为基准，与队首的差值在0～s mv范围内的划分为第一个区间，与队首的差值在s～2s mv范围内的划分为第二个区间，依次类推，划分为多个区间；这样n只锂离子电池按照放电结束点电压被划分为多个区间，每个区间内的锂离子电池的放电结束点电压的差值被控制在smv以内，保证了锂离子电池的一致性。

51、进一步地，所述的采用剩余容量预测模型计算新批次锂离子电池的满放容量的方法如下：

52、s41、按照步骤s1中分容工艺的第s11至s14步，采集新批次锂离子电池的放电容量c1、反弹电压v2；

53、s42、按照步骤s2的方法对采集的新批次锂离子电池的放电容量为c1数据进行切片分类处理，根据每类数据调取剩余容量预测模型中相应的计算公式；

54、s43、将步骤s41中采集的反弹电压v2输入到步骤s42中的计算公式中，计算出新批次锂离子电池的剩余容量c2；

55、s44、得到新批次锂离子电池的满放容量c＝新批次锂离子电池的放电容量c1+新批次锂离子电池的剩余容量c2。

56、进一步地，所述的采用剩余容量预测模型计算新批次锂离子电池的满放容量的方法如下：

57、s4-1、按照步骤s1中分容工艺的第s11至s14步，采集新批次锂离子电池的放电结束点电压v1、反弹电压v2；

58、s4-2、按照步骤s2的方法对采集的新批次锂离子电池的放电结束点电压v1数据进行切片分类处理，根据每类数据调取剩余容量预测模型中相应的计算公式；

59、s4-3、将步骤s4-1中采集的反弹电压v2输入到步骤s4-2中的计算公式中，计算出新批次锂离子电池的剩余容量c2；

60、s4-4、得到新批次锂离子电池的满放容量c＝新批次锂离子电池的放电容量c1+新批次锂离子电池的剩余容量c2。

61、一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行上述锂离子电池高效率分容方法。

62、本发明的优点在于：

63、本发明的技术方案采用剩余容量预测模型计算新批次锂离子电池的满放容量，省去了传统分容工艺中的满放电的过程，大大缩短了分容时间，提升了生产制造效率，同时降低了分容硬件投入以及分容过程能耗，降低了电池制造成本。