鋰離子電池壽命預測的測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池壽命預測的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池被廣泛應(yīng)用移動數(shù)碼產(chǎn)品，近年來也被作為儲能系統(tǒng)用于電動汽車之中。使用壽命是衡量電池性能的重要指標，目前在鋰離子電池的研發(fā)、檢驗和選型過程中廣泛使用的壽命測試方法是在一定工況下進行循環(huán)測試，循環(huán)測試法的主要缺點是測試周期長，即使是在一些加速測試方案(如選用快速充放工況和在高溫環(huán)境下進行測試等)，通常仍需上千個小時才可完成測試，造成的結(jié)果是大量的測試資源被占用，產(chǎn)品研發(fā)進度慢。因此如能在短時間內(nèi)獲得電池壽命相關(guān)的信息將大大縮短相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)時間，并在鋰離子電池開發(fā)和選型等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用價值。
[0003]同時文獻研宄表明(A.J.Smith，J.C.Burns，D.X1ng and J.R.Dahn,Interpreting High Precis1n Coulometry Results on L1-1on Cells，J.Electrochem.Soc.158，A1136-A1142，(2011)):鋰離子電池的壽命與電池中存在的副反應(yīng)相關(guān)，副反應(yīng)大的電池壽命短，因此可以通過測量電池中副反應(yīng)的大小來對電池的壽命進行快速預測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是:提供一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，以通過數(shù)十個小時的測試即可提供與鋰離子電池壽命相關(guān)的特性參數(shù)，實現(xiàn)對電池壽命的快速預測。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，其包括如下步驟:
[0006]I)測定電池的額定容量:將電池放置在溫度恒定在20_30°C中任意一值的環(huán)境溫箱之中，并保持至少大于兩小時的時間，使電池本體的溫度與所設(shè)置的溫度達到一致，之后對電池的容量進行測試，記錄電池的額定容量Cap ;
[0007]2)將電池放置在溫度恒定在20_50°C中任意一值的環(huán)境溫箱之中，并保持兩小時以上，使電池本體的溫度與所設(shè)置的溫度達到一致，之后在所設(shè)溫度下將電池充電至達到一 SOC值，對應(yīng)的開路電壓值后用恒壓源將電池的電壓維持在該電壓值，之后電池的充電電流將逐漸降低至一恒定值，記錄該恒定值為電流值Ilf ；
[0008]3)計算該電池的Ilf/Cap結(jié)果，定性判斷鋰離子電池壽命優(yōu)劣。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進一步包括如下附屬技術(shù)方案:
[0010]所述步驟S3中Ilf/Cap結(jié)果與電池容量衰減速度近似成正比。
[0011 ] 所述步驟S2中的SOC值大于80 %，溫度為30-40 °C。
[0012]所述步驟S2中的SOC值大于90 %，溫度為40 °C。
[0013]所述步驟SI中的溫度為30-40°C。
[0014]所述步驟SI中的溫度為20-30°C。
[0015]本發(fā)明優(yōu)點是:
[0016]本發(fā)明根據(jù)鋰離子電池的壽命衰減機理，通過短時間的測試獲得與電池壽命相關(guān)的特性參數(shù)，實現(xiàn)對電池壽命的快速預測，減少測試時間和人員使用，加快產(chǎn)品研發(fā)進度。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中某型號錳酸鋰電池的SOC-OCV的對應(yīng)表。
【具體實施方式】
[0019]實施例:正如前述所提到的文獻表明，鋰離子電池的壽命與電池中存在的副反應(yīng)相關(guān)，副反應(yīng)大的電池壽命短，可以通過測量電池中副反應(yīng)的大小來對電池的壽命進行預測。電池中的副反應(yīng)需消耗電池的電量，造成電池電壓的下降，若欲將電池電壓維持在某一定值，外部電路需用一定的電流對電池補充電量，所需的電流大小與副反應(yīng)的大小有一一對應(yīng)的關(guān)系，在本發(fā)明中提出通過測量該電流值的大小來實現(xiàn)對鋰離子電池的壽命進行預測。而通常該電流值會隨電池的SOC (State of Charge充電狀態(tài))值和溫度的變化而變化。SOC值大時該電流值大，為減小測量誤差，優(yōu)選為SOC值> 80%，更優(yōu)選為SOC值> 90%。該電流值還隨著溫度的升高而變大，由于在溫度過高的時候可能會損傷電池，溫度優(yōu)選為20?50°C，更優(yōu)選為30?40°C。
[0020]由此本發(fā)明提供了一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，并包括以下步驟:
[0021]I)測定電池的額定容量:將電池放置在溫度恒定在20-50°C的環(huán)境溫箱之中，并保持至少大于兩小時的時間，使電池本體的溫度與所設(shè)置的溫度達到一致，之后對電池的容量進行測試，具體只要通過電池充放電設(shè)備按照標準充放電流程進行測試即可，記錄電池的額定容量Cap ；
[0022]2)將電池放置在溫度恒定在20_50°C中任意一值的環(huán)境溫箱之中，并保持兩小時以上，使電池本體的溫度與所設(shè)置的溫度達到一致，之后在所設(shè)溫度下將電池充電至達到一 SOC值，對應(yīng)的開路電壓值(OCV)后用恒壓源將電池的電壓維持在該電壓值，之后電池的充電電流將逐漸降低至一恒定值，記錄該恒定值為電流值Hf，其中電池的soc值和ocv值存在相對應(yīng)的關(guān)系，并有相關(guān)的對應(yīng)表，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中某型號錳酸鋰電池的soc-ocv表；
[0023]3)計算該電池的Ilf/Cap結(jié)果，定性判斷鋰離子電池壽命優(yōu)劣，根據(jù)鋰離子電池容量衰減速度與Ilf/Cap值近似成正比關(guān)系，可獲得即Ilf/Cap大的電池比Ilf/Cap小的電池衰減速度更快，使用壽命更短。
[0024]由此申請人根據(jù)以上方法進行驗證試驗，先將電池置于25°C的環(huán)境溫箱中兩小時后按電池說明書規(guī)定的標準流程進行容量測試，測得A電池的Cap-A為10.2Ah，B電池Cap-B為I lAh。之后將A電池和B電池置于40°C的環(huán)境溫箱中兩小時后進行充電至4.150V并將電壓恒定在4.150V，測得A電池的Ilf-A為8.2mA,B電池的Ilf-B為10.5mA。B電池I If/Cap值約為A電池的1.2倍，據(jù)此定性預測B電池的衰減速率比A電池快，壽命更短。最后對A、B電池進行壽命實測實驗，其實驗結(jié)果為A電池600次循環(huán)容量衰減15.1%，B電池600次容量衰減18.7%，即B電池的實測衰減速度約為A電池的1.24倍，很顯然本申請的方法能實現(xiàn)快速壽命預測，無需經(jīng)過壽命實測實驗，定性判斷鋰離子電池壽命優(yōu)劣，減少測試時間和人員使用，加快產(chǎn)品研發(fā)進度。
[0025]當然上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，其特征在于其包括以下步驟: 51)測定電池的額定容量:將電池放置在溫度恒定在20-50°C中任意一值的環(huán)境溫箱之中，并保持至少大于兩小時的時間，使電池本體的溫度與所設(shè)置的溫度達到一致，之后對電池的容量進行測試，記錄電池的額定容量Cap ; 52)將電池放置在溫度恒定在20-50°C中任意一值的環(huán)境溫箱之中，并保持兩小時以上，使電池本體的溫度與所設(shè)置的溫度達到一致，之后在所設(shè)溫度下將電池充電至達到一SOC值，對應(yīng)的開路電壓值后用恒壓源將電池的電壓維持在該電壓值，之后電池的充電電流將逐漸降低至一恒定值，記錄該恒定值為電流值Ilf ; 53)計算該電池的Ilf/Cap結(jié)果，定性判斷鋰離子電池壽命優(yōu)劣。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，其特征在于:所述步驟S3中Ilf/Cap結(jié)果與電池容量衰減速度近似成正比。
3.如權(quán)利要求2所述的一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，其特征在于:所述步驟S2中的SOC值大于80%，溫度為30-40 °C。
4.如權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，其特征在于:所述步驟S2中的SOC值大于90 %，溫度為40 °C。
5.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，其特征在于:所述步驟SI中的溫度為30-40°C。
6.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，其特征在于:所述步驟SI中的溫度為20-30°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池壽命預測的測試方法，先記錄電池的額定容量Cap，再記錄電流值Ilf，最后根據(jù)電池的Ilf/Cap結(jié)果定性判斷鋰離子電池壽命優(yōu)劣。本發(fā)明根據(jù)鋰離子電池的壽命衰減機理，通過短時間的測試獲得與電池壽命相關(guān)的特性參數(shù)，實現(xiàn)對電池壽命的快速預測，減少測試時間和人員使用，加快產(chǎn)品研發(fā)進度。
【IPC分類】G01R31-36
【公開號】CN104849670
【申請?zhí)枴緾N201510257773
【發(fā)明人】徐煥新, 張歡, 韋中樂, 錢廣, 張?zhí)宅|
【申請人】威睿電動汽車技術(shù)（蘇州）有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月20日