一种评价电池一致性的方法技术

本发明专利技术公开了一种评价电池一致性的方法，其特征在于，该方法包括获 取多个电池的电压曲线，并比较所述多个电池的电压曲线的缓慢恢复段 (BC)在电压方向上的高度和在时间方向上的距离，根据比较结果判断多 个电池的一致性；所述电压曲线是指该多个电池各自在恒流充电或恒流放电 以及随后的搁置过程中电压随时间的变化曲线，所述缓慢恢复段(BC)为 所述电压曲线中电压呈缓慢上升趋势的区段。通过电池的电压曲线能更加直 接的分辨不同电池的本质差别，从而减少电池的不一致性对电池组造成的损 伤，提高电池组的使用寿命。并且，本发明专利技术提供的电池一致性评价方法不仅 提高了评价的准确性，而且成本低廉，操作简单、快捷，适合工业生产上应 用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
电池组是由多个单体电池串联和/或并联连接而成的，但是由于各单体电 池的一致性差别，电池组经过一定的充放电循环之后性能会有不同程度的下 降，表现为容量衰减率的加大和电池组内单体电池一致性差别变大。单体电 池性能上参差不齐并不全是缘于电池的生产技术问题，从涂膜开始到成品要 经过多道工序，即使每道工序都经过严格的检测程序，使每只电池的电压、 内阻、容量一致，使用一段时间后，也会产生差异。如果组成电池组的单体 电池一致性不好，那么充放电过程会加大单体电池之间的差异，很容易引起 部分电池过充电或过放电，而另一部分电池的性能得不到充分发挥，最终导 致电池组性能的劣化，并且很快衰减或失效。针对此问题，目前主要的解决方法是用外加电路来管理和均衡电池组中 电池的充放电状态，但是根本的解决途径在于挑选一致性好的单体电池组成 电池组。因此，如何将性能指标一致的单体电池挑选出来组成电池组，对生 产电池组来说意义重大。目前，主要是根据电池的内阻、电压差及容量差来 判定电池的一致性从而进行分类挑选的。但是，通过电池内阻、电压差和容量差评价电池一致性的方法仍然具有 一定的缺陷。因为即使是内阻相同、电压差很小、容量差别很小的两个同种 型号电池，组成电池组后仍然存在上述部分电池过充电或过放电，而另一部 分电池的性能得不到充分发挥，最终导致电池组性能的劣化，并且很快衰减 或失效的问题。由此可见，现有的评价方法并不能真正有效地判断电池的一池一致性评价方法成为了迫在眉睫 需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中电池一致性评价方法不能真正有效 地判断电池的一致性的缺点，提供一种能够真正有效地判断电池一致性的方 法。本专利技术提供了，其中，该方法包括获取多个电池的电压曲线，并比较所述多个电池的电压曲线的缓慢恢复段BC在电压 方向上的高度和在时间方向上的距离，根据比较结果判断多个电池的一致 性；所述电压曲线是指该多个电池各自在恒流充电或恒流放电以及随后的搁 置过程中电压随时间的变化曲线，所述缓慢恢复段BC为所述电压曲线中电 压呈缓慢上升趋势的区段。本专利技术提供的电池一致性评价方法通过不同电池的电压曲线特征来判 断电池的一致性。实验证明，通过电池的电压曲线能更加直接的分辨不同电 池的本质差别，从而减少电池的不一致性对电池组造成的损伤，提高电池组 的使用寿命。并且，本专利技术提供的电池一致性评价方法不仅提高了评价的准 确性，而且成本低廉，操作简单、快捷，适合工业生产上应用。附图说明图1为根据本专利技术对电池进行恒电流放电以及随后的搁置过程中电流随 时间变化的曲线。图2为与图1相对应的反映电池电压随时间变化关系的电压曲线。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术。图1为根据本专利技术对电池进行恒电流放电以及随后的搁置过程中电流随 时间的变化曲线。从图l可以看出，第一水平线段表示恒电流放电过程，第 二水平线段表示搁置过程。图2为与图1相对应的反映电池电压随时间变化关系的电压曲线。从图2可以看出，从时间为0至A点即横坐标为2000秒 的点，电压呈下降趋势，该段曲线即横坐标为0-2000秒对应的曲线表示与 图1相对应的恒电流放电过程；从A点至B点，电压急剧上升，A点与B 点对应的时间点相同，均为2000秒，因此AB段只有在电压方向上的高度， 在时间方向上的距离为O，由于AB段的电压急剧上升，因此称为瞬间恢复 段AB;从B点至C点，电压呈缓慢上升趋势，因此称为缓慢恢复段BC。 AB和BC段均表示搁置过程。而C点以后，即使继续搁置，电压的变化非 常小，基本呈电压不变的水平趋势。为明确起见，本专利技术中，A点是指电压 曲线中电压由下降转变为上升时的拐点，B点是指电压由垂直上升变为缓慢 上升的拐点，C点是指电压由缓慢上升变为恒定的拐点，所述恒定是指电压 变化不超过1 Q"。根据本专利技术的方法，对电池进行恒流放电或充电一搁置过程，通过这样 一个阶跃电流得到的电压曲线监测该过程中的电池电压，根据电压的变化了 解电池内部的极化大小和锂离子扩散快慢。对于锂离子电池而言，电池正负极的扩散系数很小，电解液中锂离子的 迁移数很小，因此电池的极化主要表现为锂离子在正负极中的扩散和电解液 中锂离子形成的浓度梯度。对应于恒流放电过程，在恒流放电一段时间之后， 因为锂离子扩散和迁移的原因，电池正负极和电解液中形成了一个锂离子的 浓度梯度。恒流放电突然停止之后^2000s)，电池电压有一瞬间恢复段AB， 如图2所示，该段电压是电池内部欧姆内阻上分担的电压，因为放电电流消 失，欧姆内阻上承担的电压差也立刻消失。在该瞬间恢复段之后，电压有一缓慢恢复段BC，该缓慢恢复段是电池内部极化消除的阶段，由于正负极材 料和电解液中锂离子浓度梯度的消失是一个扩散过程，因此该过程是缓慢进 行的，对应的电压也是缓慢的上升，最后达到一个基本稳定的值。该缓慢恢复段BC对应的是正负极锂离子浓度梯度的消除和电解液中锂离子浓度梯度 的消除，该缓慢恢复段BC在电压方向上的高度可以看作是极化内阻上分担 的电压的大小，对于一定的放电电流，该值越大则极化内阻越大，则极化越 大，因此，该缓慢恢复段BC在电压方向上的高度可以用来表征电池极化的 大小。该缓慢恢复段BC在时间方向上的长度可以用来表征电池正负极和电 解液中锂离子浓度梯度消除和扩散过程的快慢。因此可以用该缓慢恢复段 BC在电压方向上的高度和时间方向上的距离表征锂电池的极化性能。根据本专利技术的评价方法，对若干只电池按照如图1所示的相同的方式恒 压放电，得到如图2所示的电压曲线。可以通过电压曲线中的瞬间恢复段 AB段在电压方向上的高度表征电池欧姆内阻的大小，所述瞬间恢复段AB 在电压方向上的高度越高，电池内部欧姆内阻越大；缓慢恢复段BC段的高 度表征电池极化的大小，所述缓慢恢复段BC在电压方向上的高度越高，电 池极化内阻越大；缓慢恢复段BC段在时间方向上的距离表征电池内部锂离 子扩散的快慢，所述缓慢恢复段BC在时间方向上的长度越长，电池内部锂 离子扩散速度越慢。在评价多个电池的一致性时，通过所述多个电池的电压曲线的缓慢恢复 段BC在电压方向上的高度的差异和缓慢恢复段BC在时间方向上的距离大 小的差异，来判定该多个电池的一致性，所述瞬间恢复段AB在电压方向上 的距离大小的差异、缓慢恢复段BC在电压方向上的距离大小的差异和缓慢 恢复段BC在电压方向上的距离大小的差异越小，则所述多个电池的一致性 越高。这样，通过恒压放电得到的电压曲线就可以表征电池的一致性。根据本专利技术，以所述多个电池中的任意一个为基准电池，通过所述多个电池与基准电池的电压曲线的缓慢恢复段BC在电压方向上的高度的差异大小AA1和在时间方向上的距离的差异大小AA2来评价电池一致性。其中， H(n)和L(n)分别表示所述多个电池中，与基准电池不同的一个电池的电压曲 线的缓慢恢复段BC在电压方向上的高度和在时间方向上的距离，H(O)和L(O) 分别表示基准电池的电压曲线的缓慢恢复段BC在电压方向上的高度和在吋 间方向上的距离，设定p为AAl与AA2之和，通过所述多个电池中每一个电 池的p的大小，判断多个电池的一致性，其中△A1=Ih(:);，)I篇力 (1)総jL(n)-L(O)l ,100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评价电池一致性的方法，其特征在于，该方法包括获取多个电池的电压曲线，并比较所述多个电池的电压曲线的缓慢恢复段（ＢＣ）在电压方向上的高度和在时间方向上的距离，根据比较结果判断多个电池的一致性；所述电压曲线是指该多个电池各自在恒流充电或恒流放电以及随后的搁置过程中电压随时间的变化曲线，所述缓慢恢复段（ＢＣ）为所述电压曲线中电压呈缓慢上升趋势的区段。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李成亮，刘琼，吴光麟，
申请(专利权)人：李成亮，刘琼，吴光麟，
类型：发明
国别省市：94