一种锂原电池贮存后容量预估方法技术

一种锂原电池贮存后容量预估方法，包括：选取同批次、相同额定容量的样本电池分成若干组，进行加速贮存寿命试验；分期取出电池获得不同贮存时间、不同贮存温度下的样本电池；对取出的样本电池进行无损的开路电压测试和交流阻抗测试，建立电池的开路电压、内部阻抗信息和容量之间的关联数据库；对需预估容量的电池进行开路电压和交流阻抗测试，提取电池内部的阻抗信息；对样本电池和需预估容量的电池进行多因素聚类；对每一聚类电池中，将样本电池放电容量的上下限构成该聚类电池的容量预估范围。本发明专利技术进一步提高了对电池容量的准确预测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种锂原电池贮存后容量预估方法


[0001]本专利技术涉及一种锂原电池容量预估。特别是涉及一种锂原电池贮存后容量预估方法。

技术介绍

[0002]锂原电池是以金属锂为负极的一次电源，具有比能量高、工作温度范围宽、贮存寿命长的优势。在贮存过程中，锂原电池中电解液与正极、负极界面长时间接触，必然导致副反应的发生，造成最终放电容量的衰减。经长期贮存后，电池仍具有原先设计的使用性能，是用户在使用过程中的迫切需求。因锂原电池无法充电，一旦放电完成后无法再次使用，导致其贮存后的剩余容量只能采用估测的方式。
[0003]目前对锂原电池贮存寿命预测的相关报道较少，尤其是锂氟化碳电池、锂金属氧化物电池等新型锂原电池研究时间较短，仍需大量数据积累。针对传统锂原电池，曾有研究人员通过自放电机理研究和长达10年以上的跟踪试验数据，建立了电池贮存寿命数据库。此外还通过高温加速贮存试验，获得了在不同贮存温度条件下电池的实际放电容量，结合阿伦尼乌斯方程(Arrhenius)建立了特定电化学体系电池的加速贮存寿命模型，从而更快速的获得电池的贮存寿命。但上述方法除了对试验电池需求量较大之外，只能推算出在一定贮存温度、贮存时间条件下，某一类型电池的预估容量，无法对单只电池容量进行准确预计，还无法避免因电池不同批次间、相同批次间不一致性导致的预估容量偏差较大的问题。在实际使用时因无法准确预估电池剩余容量，对长期贮存后的电池只能采用定期报废处理。
[0004]对于单个电池，原有锂原电池无损测试方法主要为测试电池的开路电压和内阻，但该种方法仅能识别出电压过低或内阻过大的“问题”电池，不足以对正常电池的实际放电容量进行预判。CN114545233A专利中通过收集生产原料、制备过程多个评价因子并建立模型，实现对电池容量进行预测，评估因子包含正极材料类型、开路电压、内阻、0.1C放电低头电压、0.1C某时刻电压等。CN114487858A专利中通过在不同放电倍率、不同SOC条件下电池的开路电压建立模型，通过测试开路电压预测电池容量。上述方法均通过工程化方法利用电池表观外部参数对不同批次特定电池的容量进行预测。
[0005]为提高容量预测的准确度，也有研究人员通过对贮存后电池进行交流阻抗测试(EIS)，利用电池内部阻抗特征参数评估电池剩余容量，但因阻抗特征参数需经过拟合得出，无可避免存在误差，仍需开展准确度更高的、无损的、从电化学原理出发，通过推断电池内部状态，实现对单只锂原电池贮存后容量预估的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，为克服现有技术的不足，提供一种实现对单只贮存后锂原电池容量准确预测的锂原电池贮存后容量预估方法。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：一种锂原电池贮存后容量预估方法，包括如下步骤：
[0008]1)选取同批次、相同额定容量的样本电池分成若干组，进行加速贮存寿命试验，其中每组样本电池的贮存温度不同，为
‑
20℃～90℃中的一个温度，对加速贮存最高温度的要求是在该温度下电池内部不发生区别于常温贮存条件下的副反应，不改变电池贮存容量衰降机理；分期取出电池获得不同贮存时间、不同贮存温度下的样本电池；
[0009]2)对取出的样本电池进行无损的开路电压测试和交流阻抗测试，随后进行放电容量测试，并对交流阻抗测试数据进行弛豫时间分析，提取电池内部的阻抗信息，建立电池的开路电压、内部阻抗信息和容量之间的关联数据库；
[0010]3)对需预估容量的电池进行开路电压和交流阻抗测试，获取需预估容量电池的开路电压，并对交流阻抗测试数据进行弛豫时间分析，提取电池内部的阻抗信息；
[0011]4)根据关联数据库和需预估容量电池的开路电压和阻抗信息，对样本电池和需预估容量的电池进行多因素聚类；
[0012]5)对每一聚类电池中，将样本电池放电容量的上下限构成该聚类电池的容量预估范围。
[0013]本专利技术的一种锂原电池贮存后容量预估方法，在同一电化学体系电池在建立开路电压、DRT数据和容量关联数据库后，后续不同批次电池的容量预计不再需要重新建立数据库，仅需进行无损测试和聚类边界电池常温容量试验即可实现大批量贮存电池的容量预计。
[0014]本专利技术通过对电池进行EIS测试和DRT分析获取了电池内部界面信息，再结合表观开路电压和放电容量数据，建立了多参数的关联数据库，以此为基础，替代原有单因素，通过多因素聚类分析和典型电池实际容量测试，进一步提高了对电池容量的准确预测。
附图说明
[0015]图1是本专利技术一种锂原电池贮存后容量预估方法的流程图。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例和附图对本专利技术的一种锂原电池贮存后容量预估方法做出详细说明。
[0017]如图1所示，本专利技术的一种锂原电池贮存后容量预估方法，包括如下步骤：
[0018]1)选取同批次、相同额定容量的样本电池分成若干组，进行加速贮存寿命试验，其中每组样本电池的贮存温度不同，为
‑
20℃～90℃中的一个温度，对加速贮存最高温度的要求是在该温度下电池内部不发生区别于常温贮存条件下的副反应，不改变电池贮存容量衰降机理；分期取出电池获得不同贮存时间、不同贮存温度下的样本电池；
[0019]其中所述的定期取出电池获得不同贮存时间的样本电池是：
[0020](1)
‑
20℃～25℃，每半年取出一次样本电池；
[0021](2)26℃～60℃，每30天取出一次样本电池；
[0022](3)61℃～69℃，每7天取出一次样本电池；
[0023](4)70℃～90℃，每2天取出一次样本电池。
[0024]2)对取出的样本电池进行无损的开路电压测试和交流阻抗测试(EIS)，随后进行放电容量测试，并对交流阻抗测试数据进行弛豫时间(DRT)分析，提取电池内部的阻抗信
息，建立电池的开路电压、内部阻抗信息和容量之间的关联数据库；所述的测试条件为：
[0025](1)交流阻抗测试：频率为0.1HZ～1MHz，电压变化幅值V＝0.5mV；
[0026](2)放电容量测试：电池以0.1～1C的电流恒流放电至截至电压。
[0027]3)对需预估容量的电池进行开路电压和交流阻抗测试，获取需预估容量电池的开路电压，并对交流阻抗测试数据进行弛豫时间(DRT)分析，提取电池内部的阻抗信息；
[0028]步骤2)和步骤3)中所述的对交流阻抗测试测试数据进行弛豫时间分析，提取电池内部的阻抗信息，包括：
[0029](1)采用Zview软件对交流阻抗测试数据进行Kramers
‑
Kroning验证，包括：首先构建等效电路模型并对交流阻抗测试数据进行拟合，随后利用软件Data Extension功能进行数据外推，数据外推的最高频率设定为108Hz，最低频率设定为0.001Hz，数据外推之后进行Kramers
‑
Kroning变换，若Kr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂原电池贮存后容量预估方法，其特征在于，包括如下步骤：1)选取同批次、相同额定容量的样本电池分成若干组，进行加速贮存寿命试验，其中每组样本电池的贮存温度不同，为
‑
20℃～90℃中的一个温度，对加速贮存最高温度的要求是在该温度下电池内部不发生区别于常温贮存条件下的副反应，不改变电池贮存容量衰降机理；分期取出电池获得不同贮存时间、不同贮存温度下的样本电池；2)对取出的样本电池进行无损的开路电压测试和交流阻抗测试，随后进行放电容量测试，并对交流阻抗测试数据进行弛豫时间分析，提取电池内部的阻抗信息，建立电池的开路电压、内部阻抗信息和容量之间的关联数据库；3)对需预估容量的电池进行开路电压和交流阻抗测试，获取需预估容量电池的开路电压，并对交流阻抗测试数据进行弛豫时间分析，提取电池内部的阻抗信息；4)根据关联数据库和需预估容量电池的开路电压和阻抗信息，对样本电池和需预估容量的电池进行多因素聚类；5)对每一聚类电池中，将样本电池放电容量的上下限构成该聚类电池的容量预估范围。2.根据权利要求1所述的一种锂原电池贮存后容量预估方法，其特征在于，步骤1)中所述的定期取出电池获得不同贮存时间的样本电池是：(1)
‑
20℃～25℃，每半年取出一次样本电池；(2)26℃～60℃，每30天取出一次样本电池；(3)61℃～69℃，每7天取出一次样本电池；(4)70℃～90℃，每2天取出一次样本电池。3.根据权利要求1所述的一种锂原电池贮存后容量预估方法，其特征在于，步骤2)中所述的测试条件为：(1)交流阻抗测试：频率为0.1HZ～1MHz，电压变化幅值V＝0.5mV；(2)放电容量测试：电池以0.1～1C的电流恒流放电至截至电压。4.根据权利要求1所述的一种锂原电池贮存后容量预估方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中所述的对交流阻抗测试数据进行弛豫时间分析，提取电池内部的阻抗信息，包括：(1)采用Zview软件对交流阻抗测试数据进行Kramers
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Kroning验证，包括：首先构建...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨芳凝，苏晓倩，王九洲，刘雪省，陈昱霖，张蕊，国天骄，张洋，孟宪玲，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：