一种退役电动汽车动力电池健康状态评估方法技术

本发明专利技术提供了一种退役电动汽车动力电池健康状态评估方法，包括：对所述退役电动汽车电池进行基本性能检验、电池关键性能抽样检测和电池内特性的检测；所述基本性能检验包括电池外观的检查、电池开路电压和内阻的检查、电池容量和能量的检测及电池荷电保持能力的检测；所述电池关键性能抽样检测包括：电池寿命特性的检测、电池环境适应性的检测、电池倍率特性的检测和电池安全性能的检测；所述电池内特性的检测包括：电极片形态及材料结合情况分析、隔膜的形态及老化情况、材料晶体结构分析及成分分析、材料可用容量及电化学循环性能分析、电极表面固体电解质界面分析。通过本发明专利技术的方法，对电池的基本参数进行全检，对电池的关键参数和内特性进行抽检，较准确的评价电池健康状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池储能
的方法，具体讲涉及一种退役电动汽车动力电池健康状态评估方法。
技术介绍
电动汽车对动力电池的性能要求较高，当动力电池的容量下降到一定程度后，为了确保电动汽车的动力性能、续驶里程和运行过程中的安全性能，就必须对其进行更换。从电动汽车上更换下来的电池，仍具有较高的剩余容量。锂离子电池具有比能量高、温度特性好、循环寿命长等优点，在作为电动汽车动力电池退役后，经过筛选和重新配组，有可能应用于工况相对良好、对电池性能要求相对较低的场合，实现动力电池的梯次利用。由于电池经过了在电动汽车上的长期使用，使得电池在梯次利用前，必须对电池的健康状态进行评价，以确定电池是否还能进行再利用，可以在什么样的工况下进行再利用，这样可确保退役电动汽车动力电池在再利用过程中的安全性，还能充分发挥电池的剩余性能。对于从电动汽车上退役下来动力电池的健康状态，现有技术中尚未有系统的健康状态评估方法。电池的健康状态由很多电池性能参数共同决定，且这些参数之间又有一定的关联关系，这也就造成了电池健康状态评价的复杂性。因此，需要提供一种退役电动汽车动力电池健康状态评估方法。电池健康状态的外在表现是电池的外特性参数，主要包括电池的外观、开路电压、内阻、容量、能量、荷电保持能力、寿命特性、环境适应性、倍率特性和安全特性，在这些特性中，外观、开路电压、内阻、容量、能量、荷电保持能力能够较快的通过检测获得，且这些检测不会损伤到电池的性能；而电池的寿命特性、环境适应性、倍率特性和安全特性的获取，需要的时间相对较长，并且这些检测在一定程度上会损伤电池的性能，有的甚至是直接破坏电池，导致电池无法再使用。电池健康状态的内因，是电池的内特性，主要包括正负极晶体结构的变化、正负极表面形貌的变化、电解液成分的变化、负极表面固体电解质界面膜成分的变化、正负极材料容量的变化等内容。通过研究电池内特性的研究，找出电池健康状态与电池内特性之间的关系。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种退役电动汽车动力电池健康状态评估方法。实现上述目的所采用的解决方案为：一种退役电动汽车动力电池健康状态评估方法，所述方法包括：对所述退役电动汽车电池进行基本性能检验、电池关键性能抽样检测和电池内特性的检测；所述基本性能检验包括电池外观的检查、电池开路电压和内阻的检查、电池容量和能量的检测及电池荷电保持能力的检测；所述电池关键性能抽样检测包括：电池寿命特性的检测、电池环境适应性的检测、电池倍率特性的检测和电池安全性能的检测；所述电池内特性的检测包括：电极片形态及材料结合分析、隔膜的形态及老化情况分析、材料晶体结构分析及成分分析、材料可用容量及电化学循环性能分析、电极表面固体电解质界面分析。优选地，所述电池外观的检查为：检查电池有无外观损坏；所述电池开路电压和内阻的检查为：通过定频内阻仪检测电池的开路电压和内阻；所述电池容量和能量的检测为：在25℃的环境中，将电池与充放电检测仪连接，以1/3C倍率对电池进行充放电测试，循环3次，记录电池的容量和能量，电池最后充至满电状态；所述电池荷电保持能力的检测为：将充至满电状态的电池在25℃的环境中放置7天，再以1/3C倍率对电池进行充放电测试，循环3次，记录电池的容量和能量，计算电池的荷电保持能力。优选地，所述电池关键性能包括：电池的寿命特性、环境适应性、倍率特性、安全性能以及电池的内特性；所述电池关键性能抽样检测前，根据电池基本性能对电池进行分档，对每档的电池进行电池关键性能抽样检测，每项测试分别抽取至少3支电池作为检测样品进行测试。优选地，所述电池寿命特性的检测为：在25℃的环境中，将电池与充放电检测仪连接，以1C倍率对电池进行循环寿命的测试。优选地，所述电池环境适应性包括电池在不同温度下的充电性能、放电性能和循环性能；所述电池环境适应性的检测方法包括：所述电池在不同温度下的充电性能检测，包括以下步骤：电池在25℃的环境温度下，以一定电流对电池充满电；将所述电池放入环境测试箱，所述电池连接充放电检测仪，设定环境测试箱温度，待温度达到设定值8个小时后，以1/3C倍率对电池进行充放电，考察电池在不同温度下的放电容量或能量；当所述电池的放电容量或能量低于二次应用工况要求时，认为电池不适合梯次利用；满足，则认为适合二次利用。所述电池在不同温度下的充电性能检测，包括以下步骤：电池在25℃的环境温度下，以一定电流对电池放完电，将所述电池放入所述环境测试箱，所述电池连接充放电检测仪，设定环境测试箱温度，待温度达到设定值8个小时后，以一定倍率对电池进行充电，考察电池在不同温度下的充电容量或能量；当所述电池的充电容量或能量低于二次应用工况要求时，认为电池不适合梯次利用；满足，则认为适合二次利用。所述电池在不同温度下的循环性能检测，包括以下步骤：将电池放入所述环境测试箱，所述电池连接所述充放电检测仪，设定环境测试箱温度，待温度达到设定值8个小时后，以一定电流或者功率对电池进行充放电，考察电池的循环寿命；当所述电池的寿命低于二次应用工况要求时，认为电池不适合梯次利用；满足，则认为适合二次利用。优选地，所述电池倍率特性的检测包括倍率充电特性检测和倍率放电特性检测；所述倍率充电特性检测的方法为：在一定环境稳定中，将所述电池连接充放电检测仪，分别以0.1C、0.2C、1/3C、0.5C、1C和2C倍率对电池进行充电测试，检查所述电池在不同倍率下充入的容量和能量；所述倍率放电特性检测的方法为：在一定环境稳定中，将所述电池连接所述充放电检测仪，以一定电流对电池充满电，分别以0.1C、0.2C、1/3C、0.5C、1C和2C倍率对电池进行放电测试，检查所述电池在不同倍率下放出的容量和能量。优选地，所述电池安全性能的检测为：对所述电池进行包括过充电试验、过放电试验、针刺试验、加热试验和挤压试验的安全性能检测。优选地，所述电极片形态及材料结合分析，包括以下步骤：查看所述电池的正极片和负极片是否完整，观察极片上电极活性涂层与集流体的结合情况及涂层材料相互间的粘接是否完好；所述隔膜的形态及老化情况分析，包括以下步骤：观察所述电池的电芯内隔膜形态是否完好，将所述隔膜的样品用碳酸二甲脂清洗后真空干燥，采用拉力试验机检测隔膜的纵向、横向拉伸强度，采用TG/DSC测试隔膜的熔融温度；所述材料晶体结构分析及成分分析，包括以下步骤：将所述电池的正极片和负极片用碳酸二甲脂清洗；用X射线粉末衍射检测正极片和负极片材料晶体结构，计算材料的晶胞参数；测试材料中金属元素的组分及含量，与未使用过的正负极材料作对比，找出材料晶体结构的变化；分析出负极表面的金属元素析出的量，判断正极材料的溶解程度；所述材料可用容量及电化学循环性能分析，包括以下步骤：取得所述电池的正极片和负极片的样品用碳酸二甲脂清洗，去除极片其中一侧的涂层之后真空干燥，将极片涂层与金属 锂组装成扣式电池，采用适合的锂离子电池电解液及隔膜，测试正负极活性涂层的可用容量，并采用一定电流对半电池进行充放电测试，测评电池的充放电循环性能，计算其容量随循环次数的变化，找出正负极材料的容量衰减与电池容量衰减之间的关系；所述电极表面固体电解质界面分析，包括以下步骤：将取得电池负极样品用碳酸二甲脂清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种退役电动汽车动力电池健康状态评估方法，其特征在于：所述方法包括：对所述退役电动汽车电池进行基本性能检验、电池关键性能抽样检测和电池内特性的检测；所述基本性能检验包括电池外观的检查、电池开路电压和内阻的检查、电池容量和能量的检测及电池荷电保持能力的检测；所述电池关键性能抽样检测包括：电池寿命特性的检测、电池环境适应性的检测、电池倍率特性的检测和电池安全性能的检测；所述电池内特性的检测包括：电极片形态及材料结合分析、隔膜的形态及老化情况分析、材料晶体结构分析及成分分析、材料可用容量及电化学循环性能分析、电极表面固体电解质界面分析。

【技术特征摘要】
1.一种退役电动汽车动力电池健康状态评估方法，其特征在于：所述方法包括：对所述退役电动汽车电池进行基本性能检验、电池关键性能抽样检测和电池内特性的检测；所述基本性能检验包括电池外观的检查、电池开路电压和内阻的检查、电池容量和能量的检测及电池荷电保持能力的检测；所述电池关键性能抽样检测包括：电池寿命特性的检测、电池环境适应性的检测、电池倍率特性的检测和电池安全性能的检测；所述电池内特性的检测包括：电极片形态及材料结合分析、隔膜的形态及老化情况分析、材料晶体结构分析及成分分析、材料可用容量及电化学循环性能分析、电极表面固体电解质界面分析。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电池外观的检查为：检查电池有无外观损坏；所述电池开路电压和内阻的检查为：通过定频内阻仪检测电池的开路电压和内阻；所述电池容量和能量的检测为：在25℃的环境中，将电池与充放电检测仪连接，以1/3C倍率对电池进行充放电测试，循环3次，记录电池的容量和能量，电池最后充至满电状态；所述电池荷电保持能力的检测为：将充至满电状态的电池在25℃的环境中放置7天，再以1/3C倍率对电池进行充放电测试，循环3次，记录电池的容量和能量，计算电池的荷电保持能力。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电池关键性能包括：电池的寿命特性、环境适应性、倍率特性、安全性能以及电池的内特性；所述电池关键性能抽样检测前，根据电池基本性能对电池进行分档，对每档的电池进行电池关键性能抽样检测，每项测试分别抽取至少3支电池作为检测样品进行测试。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电池寿命特性的检测为：在25℃的环境中，将电池与充放电检测仪连接，以1C倍率对电池进行循环寿命的测试。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电池环境适应性包括电池在不同温度下的充电性能、放电性能和循环性能；所述电池环境适应性的检测方法包括：所述电池在不同温度下的充电性能检测，包括以下步骤：电池在25℃的环境温度下，以一定电流对电池充满电；将所述电池放入环境测试箱，所述电池连接充放电检测仪，设定环境测试箱温度，待温度达到设定值8个小时后，以1/3C倍率对电池进行充放电，考察电池在不同温度下的放电容量或能量；当所述电池的放电容量或能量低于二次应用工况要求时，认为电池不适合梯次利用；满足，则认为适合二次利用。所述电池在不同温度下的充电性能检测，包括以下步骤：电池在25℃的环境温度下，以一定电流对电池放完电，将所述电池放入所述环境测试箱，所述电池连接充放电检测仪，设定环境测试箱温度，待温度达到设定值8个小时后，以一定倍率对电池进行充电，考察电池在不同温度下的充电容量或能量；当所述电池的充电容量或能量低于二次应用工况要求时，认为电池不适...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘道坦，范茂松，樊义兴，于文海，徐斌，范红家，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11