專利名稱：鋰離子電池一致性配組方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配組方法，特別是涉及鋰離子電池一致性配組方法。本發(fā)明還涉及上述鋰離子電池一致性配組方法使用的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋰離子電池以其工作電壓高、能量密度高、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)、充放電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，成為動(dòng)力與儲(chǔ)能電池的首選。鋰離子電池單體、模塊和電池組的性能有明顯差異，從電池單體到電池模塊再到電池組，性能有明顯衰減。衰減的主要原因主要來(lái)自于單體之間的不一致性。實(shí)際上電池在車輛運(yùn)行期間，會(huì)由于不一致性而不能正常工作，大大降低電池成組后的整體性能。嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致充放電受影響，而且產(chǎn)生一系列安全隱患例如爆炸、泄露等，影響電動(dòng)車輛的行駛安全，所以，必須對(duì)生產(chǎn)的鋰離子電池一致性差異進(jìn)行 篩選配組。電池的篩選配組目前主要使用以下幾種方法(I)按容量分選這種方法是按一定倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充放電，由放電電流和放電時(shí)間(指電池放電達(dá)到某一下限電壓所需的時(shí)間)來(lái)計(jì)算容量，將電池按容量分檔，然后組合。這種方法簡(jiǎn)便易行，是目前我國(guó)大多數(shù)電池廠家所采用的一種方法。但是，這種方法僅能保證電池容量一致，電池的其它重要指標(biāo)如內(nèi)阻、自放電率等，則有可能差別很大。經(jīng)過(guò)循環(huán)充放電之后，電池的各項(xiàng)性能(包括容量)都會(huì)產(chǎn)生差異。(2)按內(nèi)阻分選內(nèi)電阻(包括歐姆電阻和極化電阻)是電池的一個(gè)重要的參數(shù)，直接影響充放電效率和工作壽命。歐姆電阻一般比較穩(wěn)定，而極化電阻與電池的狀態(tài)有關(guān)，要準(zhǔn)確、精確測(cè)量?jī)?nèi)阻，批量測(cè)量有很大難度，只能通過(guò)近似測(cè)量的方法定性分類。(3)電壓配組法這里又分為空載電壓配組法和動(dòng)態(tài)電壓配組法?？蛰d配組法操作最為簡(jiǎn)單，但不準(zhǔn)確。動(dòng)態(tài)電壓配組法相對(duì)也較簡(jiǎn)單，但僅考慮了帶負(fù)載時(shí)的電壓情況，并沒(méi)有考慮到帶荷電時(shí)間、荷載變化和輸出容量等因素，因此也有缺陷。(4)按充放電效率分選這種分類的難點(diǎn)在于決定何時(shí)充電結(jié)束過(guò)充電和負(fù)充電都有直接影響效率的計(jì)算另外效率數(shù)值與其它參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系比較復(fù)雜但仍不失為一種較好的分類方法。以上這些分選方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便，但分選參數(shù)單一，不能全面反映電池的性能，分選出的電池性能一致性不高，數(shù)據(jù)精確度不夠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，本發(fā)明的目的是提供從電池最基本的電化學(xué)本質(zhì)入手，操作方法簡(jiǎn)單、測(cè)試結(jié)果可靠性高、符合電池實(shí)際情況、表示簡(jiǎn)單、篩選要求參數(shù)靈活的鋰離子電池一致性配組方法。本發(fā)明的鋰離子電池一致性配組方法，包括以下步驟A.安裝電池到測(cè)試通道將相同電池生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)、相同批次、相同規(guī)格的至少一個(gè)電池做標(biāo)記并將這些電池設(shè)置在對(duì)應(yīng)的測(cè)試通道上，并將該電池標(biāo)記輸入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)；B.輸出交流脈沖分別對(duì)測(cè)試通道上的各個(gè)電池發(fā)送兩個(gè)不同頻率的交流脈沖信號(hào)，并將所述每個(gè)電池的響應(yīng)信號(hào)收集起來(lái)；C.數(shù)據(jù)處理經(jīng)收集到的各個(gè)電池的對(duì)應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理，得到各個(gè)電池的物理電阻和溶液阻抗Rs，以及鋰離子在電解液中的遷移電阻RctJP Rs+Rct ；D.對(duì)比數(shù)據(jù)并輸入數(shù)據(jù)庫(kù)將C步驟得到的各個(gè)電池的Rs、Rct以及Rs+Rct之間的差異值進(jìn)行對(duì)比篩分，并將所有篩分排列后的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)電池編號(hào)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于查詢、調(diào)取和顯示。本發(fā)明的鋰離子電池一致性配組方法還可以是 所述B步驟中發(fā)送的交流脈沖信號(hào)的頻率分別是5Hz和6000Hz。所述每個(gè)電池針對(duì)5Hz交流脈沖信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理后數(shù)據(jù)為Rs，所述每個(gè)電池針對(duì)6000Hz交流脈沖信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理后數(shù)據(jù)為Ret。本發(fā)明的鋰離子電池一致性配組方法，由于包括上述步驟，因此，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言其具有的優(yōu)點(diǎn)和效果為(I)，操作方法簡(jiǎn)單方便、測(cè)試結(jié)果可靠性高。通過(guò)程序來(lái)控制測(cè)試，減少了工作量同時(shí)降低了人為誤差，使測(cè)試結(jié)果可信性更高。(2)，從電池最基本的電化學(xué)本質(zhì)入手進(jìn)行電池一致性配組。通過(guò)發(fā)送不同頻率的交流脈沖，測(cè)試分析得出電池的內(nèi)部各化學(xué)組分阻抗，由此作為電池一致性配組的依據(jù)，配組參數(shù)更接近真實(shí)工作中的電池，更符合電池實(shí)際。(3)，通過(guò)對(duì)復(fù)雜的電池內(nèi)部化學(xué)系統(tǒng)測(cè)試，得到大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出輸出兩個(gè)不同頻率的交流脈沖信號(hào)，得到的Rs、Rct和Rs+Rct作為一致性篩選的參數(shù)，使神秘、復(fù)雜的電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一致性配組用簡(jiǎn)單的Rs、Rct和Rs+Rct表現(xiàn)出來(lái)。
(4)，在不同的使用環(huán)境下，對(duì)電池的一致性要求不同，通過(guò)設(shè)置篩選參數(shù)對(duì)測(cè)試的電池進(jìn)行篩選，得出按照要求所需的電池，篩選要求參數(shù)靈活，充分發(fā)揮了人的主觀能動(dòng)性，提高生產(chǎn)電池的有效使用率。本發(fā)明的另一目的是提供可以進(jìn)行從電池最基本的電化學(xué)本質(zhì)入手，操作方法簡(jiǎn)單、測(cè)試結(jié)果可靠性高、符合電池實(shí)際情況、表示簡(jiǎn)單、篩選要求參數(shù)靈活的進(jìn)行鋰離子電池一致性配組的系統(tǒng)，本發(fā)明的鋰離子電池一致性配組系統(tǒng)，包括單片機(jī)中央處理器、交流脈沖發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)以及至少一個(gè)測(cè)試通道，電池被安裝在對(duì)應(yīng)的測(cè)試通道內(nèi)，所述單片機(jī)中央處理器分別與交流脈沖發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和電池連接，所述交流脈沖發(fā)生器的分別與單片機(jī)中央處理器和電池連接，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別于單片機(jī)中央處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)連接。本發(fā)明的鋰離子電池一致性配組系統(tǒng)還可以是所述單片機(jī)中央處理器的兩個(gè)輸出端分別與交流脈沖發(fā)生器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，所述單片機(jī)中央處理器的兩個(gè)輸入端分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和電池。所述單片機(jī)中央處理器包括響應(yīng)信號(hào)接收部分、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分和數(shù)據(jù)輸出部分，所述響應(yīng)信號(hào)接收部分與電池連接，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分與所述響應(yīng)信號(hào)接收部分和數(shù)據(jù)輸出部分連接，所述數(shù)據(jù)輸出部分與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)計(jì)算部分、數(shù)據(jù)篩分部分和數(shù)據(jù)傳輸部分，所述數(shù)據(jù)計(jì)算部分與所述單片機(jī)中央處理器連接，所述數(shù)據(jù)篩分部分分別與數(shù)據(jù)計(jì)算部分和數(shù)據(jù)傳輸部分連接，所述數(shù)據(jù)傳輸部分與所述數(shù)據(jù)庫(kù)連接。所述電池與所述單片機(jī)中央處理器通過(guò)連接線連接。所述單片機(jī)中央處理器與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間通過(guò)通訊線路進(jìn)行串口通信連接。所述交流脈沖發(fā)生器為正弦波信號(hào)發(fā)生器。本發(fā)明的鋰離子電池一致性配組系統(tǒng)，由于包括單片機(jī)中央處理器、交流脈沖發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)以及至少一個(gè)測(cè)試通道，電池被安裝在對(duì)應(yīng)的測(cè)試通道內(nèi)，所述單片機(jī)中央處理器分別與交流脈沖發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和電池連接，所述交流脈沖發(fā)生器的分別與單片機(jī)中央處理器和電池連接，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別于單片機(jī)中央處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)連接。這樣完全可以實(shí)現(xiàn)從電池最基本的電化學(xué)本質(zhì)入手，操作方法簡(jiǎn)單、測(cè)試結(jié)果可靠性高、符合電池實(shí)際情況、表示簡(jiǎn)單、篩選要求參數(shù)靈活地對(duì)鋰離子電池進(jìn)行一致性 配組。


圖I本發(fā)明鋰離子電池一致性配組系統(tǒng)實(shí)施例示意圖。圖2本發(fā)明鋰離子電池一致性配組系統(tǒng)實(shí)施例鋰離子電池內(nèi)部阻抗電路圖。圖號(hào)說(shuō)明I…單片機(jī)中央處理器2…交流脈沖發(fā)生器3…電池4…數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5…數(shù)據(jù)庫(kù)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖的圖I至圖2對(duì)本發(fā)明的鋰離子電池一致性配組方法和系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的鋰離子電池一致性配組方法，請(qǐng)參考圖I至圖2，包括以下步驟A.安裝電池到測(cè)試通道將相同電池生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)、相同批次、相同規(guī)格的至少一個(gè)電池3做標(biāo)記并將這些電池3設(shè)置在對(duì)應(yīng)的測(cè)試通道上，并將該電池3標(biāo)記輸入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)；B.輸出交流脈沖分別對(duì)測(cè)試通道上的各個(gè)電池3發(fā)送兩個(gè)不同頻率的交流脈沖信號(hào)，并將所述每個(gè)電池3的響應(yīng)信號(hào)收集起來(lái)；C.數(shù)據(jù)處理經(jīng)收集到的各個(gè)電池3的對(duì)應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理，得到各個(gè)電池3的物理電阻和溶液阻抗Rs，以及鋰離子在電解液中的遷移電阻RctJP Rs+Rct ；D.對(duì)比數(shù)據(jù)并輸入數(shù)據(jù)庫(kù)將C步驟得到的各個(gè)電池3的Rs、Rct以及Rs+Rct之間的差異值進(jìn)行對(duì)比篩分，并將所有篩分排列后的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)電池3編號(hào)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于查詢、調(diào)取和顯示。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言其具有的優(yōu)點(diǎn)和效果為(I)，操作方法簡(jiǎn)單方便、測(cè)試結(jié)果可靠性高。通過(guò)程序來(lái)控制測(cè)試，減少了工作量同時(shí)降低了人為誤差，使測(cè)試結(jié)果可信性更高。(2)，從電池3最基本的電化學(xué)本質(zhì)入手進(jìn)行電池3—致性配組。通過(guò)發(fā)送不同頻率的交流脈沖，測(cè)試分析得出電池3的內(nèi)部各化學(xué)組分阻抗，由此作為電池3 —致性配組的依據(jù)，配組參數(shù)更接近真實(shí)工作中的電池3，更符合電池3實(shí)際。(3)，通過(guò)對(duì)復(fù)雜的電池3內(nèi)部化學(xué)系統(tǒng)測(cè)試，得到大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出輸出兩個(gè)不同頻率的交流脈沖信號(hào)，得到的Rs、Rct和Rs+Rct作為一致性篩選的參數(shù)，使神秘、復(fù)雜的電池3內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一致性配組用簡(jiǎn)單的Rs、Rct和Rs+Rct表現(xiàn)出來(lái)。(4)，在不同的使用環(huán)境下，對(duì)電池3的一致性要求不同，通過(guò)設(shè)置篩選參數(shù)對(duì)測(cè)試的電池3進(jìn)行篩選，得出按照要求所需的電池3，篩選要求參數(shù)靈活，充分發(fā)揮了人的主觀能動(dòng)性，提高生產(chǎn)電池3的有效使用率。本發(fā)明的原理為制作好的鋰離子電池3，其功能相當(dāng)于一個(gè)電解池。當(dāng)對(duì)電池3進(jìn)行交流阻抗測(cè)量,不同頻率的交流脈沖通過(guò)電解池時(shí)，電解池內(nèi)部的各個(gè)組分對(duì)交流電會(huì)產(chǎn)生不同的響應(yīng)。由于使用小幅度對(duì)稱交流電對(duì)電極極化，當(dāng)頻率足夠高時(shí)，以致每半周期所持續(xù)的時(shí)間很短，不致引起嚴(yán)重的濃差極化及表面狀態(tài)變化。而且在電極上交替地出現(xiàn)陽(yáng)極過(guò)程的陰極過(guò)程，即使測(cè)量訊號(hào)長(zhǎng)時(shí)間作用于電解池，也不會(huì)導(dǎo)致極化現(xiàn)階段象的積累性發(fā)展。所以不同頻率的交流脈沖電流通過(guò)鋰離子內(nèi)部時(shí)，正極集流體和活性物質(zhì)材料之間，活性物質(zhì)材料和電解液之間，電解液和隔膜之間，電解液和負(fù)極材料之間，負(fù)極材料和負(fù)極集流 體之間，可以測(cè)得不同的響應(yīng)，由此分析得出電池3內(nèi)部的各組分阻抗。鋰離子電池3內(nèi)部阻抗分析得出其簡(jiǎn)化電路圖為
權(quán)利要求
1.鋰離子電池一致性配組方法，其特征在于包括以下步驟 A.安裝電池到測(cè)試通道將相同電池生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)、相同批次、相同規(guī)格的至少ー個(gè)電池做標(biāo)記并將這些電池設(shè)置在對(duì)應(yīng)的測(cè)試通道上，并將該電池標(biāo)記輸入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)； B.輸出交流脈沖分別對(duì)測(cè)試通道上的各個(gè)電池發(fā)送兩個(gè)不同頻率的交流脈沖信號(hào)，并將所述每個(gè)電池的響應(yīng)信號(hào)收集起來(lái)； C.數(shù)據(jù)處理經(jīng)收集到的各個(gè)電池的對(duì)應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理，得到各個(gè)電池的物理電阻和溶液阻抗Rs，以及鋰離子在電解液中的遷移電阻RctJP Rs+Rct ； D.對(duì)比數(shù)據(jù)并輸入數(shù)據(jù)庫(kù)將C步驟得到的各個(gè)電池的Rs、Rct以及Rs+Rct之間的差異值進(jìn)行對(duì)比篩分，并將所有篩分排列后的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)電池編號(hào)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于查詢、調(diào)取和顯不。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池一致性配組方法，其特征在于所述B步驟中發(fā) 送的交流脈沖信號(hào)的頻率分別是5Hz和6000Hz。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池一致性配組方法，其特征在于所述每個(gè)電池針對(duì)5Hz交流脈沖信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理后數(shù)據(jù)為Rs，所述每個(gè)電池針對(duì)6000Hz交流脈沖信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理后數(shù)據(jù)為Ret。
4.權(quán)利要求I或2或3所述的鋰離子電池一致性配組方法所使用的系統(tǒng)，其特征在于包括單片機(jī)中央處理器、交流脈沖發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)以及至少ー個(gè)測(cè)試通道，電池被安裝在對(duì)應(yīng)的測(cè)試通道內(nèi)，所述單片機(jī)中央處理器分別與交流脈沖發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和電池連接，所述交流脈沖發(fā)生器的分別與單片機(jī)中央處理器和電池連接，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別于單片機(jī)中央處理器和數(shù)據(jù)庫(kù)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池一致性配組方法所使用的系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(jī)中央處理器的兩個(gè)輸出端分別與交流脈沖發(fā)生器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，所述單片機(jī)中央處理器的兩個(gè)輸入端分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池一致性配組方法所使用的系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(jī)中央處理器包括響應(yīng)信號(hào)接收部分、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分和數(shù)據(jù)輸出部分，所述響應(yīng)信號(hào)接收部分與電池連接，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分與所述響應(yīng)信號(hào)接收部分和數(shù)據(jù)輸出部分連接，所述數(shù)據(jù)輸出部分與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池一致性配組方法所使用的系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)計(jì)算部分、數(shù)據(jù)篩分部分和數(shù)據(jù)傳輸部分，所述數(shù)據(jù)計(jì)算部分與所述單片機(jī)中央處理器連接，所述數(shù)據(jù)篩分部分分別與數(shù)據(jù)計(jì)算部分和數(shù)據(jù)傳輸部分連接，所述數(shù)據(jù)傳輸部分與所述數(shù)據(jù)庫(kù)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池一致性配組方法所使用的系統(tǒng)，其特征在于所述電池與所述單片機(jī)中央處理器通過(guò)連接線連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池一致性配組方法所使用的系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(jī)中央處理器與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間通過(guò)通訊線路進(jìn)行串ロ通信連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池一致性配組方法所使用的系統(tǒng)，其特征在于所述交流脈沖發(fā)生器為正弦波信號(hào)發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了鋰離子電池一致性配組方法和系統(tǒng)，其中鋰離子電池一致性配組方法包括以下步驟A.將至少一個(gè)電池標(biāo)記并將其設(shè)置在對(duì)應(yīng)的測(cè)試通道上，并將該標(biāo)記輸入數(shù)據(jù)庫(kù)；B.分別對(duì)各個(gè)電池發(fā)送兩個(gè)不同頻率的交流脈沖信號(hào)，并將所述電池的響應(yīng)信號(hào)收集；C.收集到的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理，得到電池的Rs，以及Rct，和Rs+Rct；D.得到的電池的Rs、Rct以及Rs+Rct之間差異值進(jìn)行對(duì)比篩分，將所有篩分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)電池編號(hào)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)。本發(fā)明的鋰離子電池一致性配組方法從電池最基本的電化學(xué)本質(zhì)入手，操作方法簡(jiǎn)單、測(cè)試結(jié)果可靠性高、符合電池實(shí)際情況、表示簡(jiǎn)單、篩選要求參數(shù)靈活。
文檔編號(hào)B07C5/344GK102814292SQ201210317088
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者李小平, 邱顯煥, 李偉善, 蔡燕鳳 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)