一種有效篩選自放電電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池制造領(lǐng)域，尤其涉及一種有效篩選自放電電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池自放電是指電池在開路靜置過(guò)程中電壓自動(dòng)下降的現(xiàn)象，在各種體系的電極中，鋰離子電池自放電現(xiàn)象是不可避免的。鋰離子電池自放電按照容量損失后是否可以恢復(fù)劃分為兩種:可逆容量損失，指經(jīng)過(guò)再次充電過(guò)程容量可以恢復(fù)；不可逆容量損失，表示容量不能恢復(fù)。
[0003]影響自放電程度的因素有很多種，大致分為:極片和電池的制備過(guò)程、電解液的性質(zhì)與濃度、電池的存放溫度和儲(chǔ)存時(shí)間等。自放電快慢可以用鋰電池自放電率來(lái)表示，對(duì)于鋰電池自放電率的表述一般是以一個(gè)月的容量損失來(lái)計(jì)算的。鋰離子電池在一定的荷電態(tài)下，溫度越高自放電速度也會(huì)越快。例如，鋰離子電池在滿電100 % SOC荷電態(tài)下，在室溫條件下的月自放電率為3 %，在55°C以上的高溫下自放電率可以達(dá)到1 %，為室溫下的3倍以上。一般來(lái)說(shuō)，正常鋰離子電池自放電小，且引起的容量損失大部分都可以恢復(fù)，該情況下的自放電屬于可逆容量損失，只要工藝設(shè)計(jì)合理，電池一致性較好，我們認(rèn)為這種自放電屬于正?，F(xiàn)象，不會(huì)影響電池正常使用。但是對(duì)于不可逆的容量損失，會(huì)影響電池的電化學(xué)性能，甚至?xí)斐砂踩[患，導(dǎo)致無(wú)法使用，所以必須通過(guò)自放電篩選將這種電池挑出。目前鋰離子電池制造商一般采用的自放電篩選方法為，將電池在常溫或者高溫下滿電擱置，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，根據(jù)電池的壓降來(lái)判斷電池是否存在自放電。但是該方法在原理和工藝上存在嚴(yán)重不足，甚至?xí)罱K得出錯(cuò)誤的判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決原有鋰離子電池自放電篩選方法不科學(xué)，在原理和工藝上存在嚴(yán)重不足，導(dǎo)致非自放電電池容易誤判，而真正自放電電池卻又難以檢測(cè)到的技術(shù)問(wèn)題;提供一種有效篩選自放電電池的方法，其方法更加科學(xué)，能夠更加精確地篩選出自放電鋰離子電池，從而保證了電池后續(xù)使用過(guò)程中優(yōu)異的電化學(xué)性能和安全性能。
[0005]本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:本發(fā)明一種有效篩選自放電電池的方法，包括如下步驟:
[0006]①采用低電流充電方法確定電池的低壓態(tài)電壓拐點(diǎn)；
[0007]②對(duì)電池進(jìn)行充放電操作，最后經(jīng)充電或放電使電池的電壓剛好處在低壓態(tài)電壓拐點(diǎn)之上，待電池電壓趨于穩(wěn)定后，測(cè)量每一支電池的電壓OCVl，并記錄；
[0008]③將電池在一設(shè)定溫度下存放一段時(shí)間，測(cè)量每一支電池的電壓0CV2，并記錄；
[0009]④計(jì)算每一支電池的壓降值A(chǔ)V，AV = 0CV1_0CV2，AV超過(guò)一設(shè)定值的，即為需要篩選出的自放電電池。
[0010]對(duì)于鋰離子電池而言，滿電情況下，電池體系內(nèi)部處于高壓不穩(wěn)定態(tài)，在此狀態(tài)下存在其他會(huì)造成電池整體電壓下降的因素，如SEI膜的自我重組、電池本身工藝差異造成的虛電壓高等。而這些造成電池整體電壓下降的現(xiàn)象并不屬于不可逆自放電現(xiàn)象，在后續(xù)充放電過(guò)程中電池體系會(huì)逐漸趨于平衡，不再存在電池整體電壓下降的現(xiàn)象;半電情況下，電池電壓處在較平坦段，短時(shí)間的存儲(chǔ)無(wú)法精確有效地對(duì)自放電電池進(jìn)行篩選;在較低荷電態(tài)，根據(jù)電池的放電曲線可以得知，曲線存在一個(gè)急劇下滑的坡度，即存在一個(gè)拐點(diǎn)，只要存在自放電，電壓下降，就會(huì)有較大的壓降值，這樣根據(jù)電壓下降情況就能精確有效地對(duì)自放電電池進(jìn)行篩選。同時(shí)，電池荷電態(tài)越高，在擱置時(shí)間造成的不可逆損失也越大，這也是傳統(tǒng)方法電池滿電擱置篩選自放電的一個(gè)重要不足之處。
[0011]由于自放電過(guò)程中電流極其微弱，很難在短時(shí)間內(nèi)找出電池的低壓態(tài)電壓拐點(diǎn)，故在本技術(shù)方案中，采用適當(dāng)?shù)牡碗娏鞒潆姺椒▉?lái)確定電池的低壓態(tài)電壓拐點(diǎn)，在確定好低壓態(tài)電壓拐點(diǎn)以后，經(jīng)過(guò)一種較優(yōu)的方式使電池電壓剛好處在該拐點(diǎn)之上，待電池電壓趨于穩(wěn)定后，測(cè)試出每一支電池的初始電壓0CV1，電池在一定溫度下存儲(chǔ)一段時(shí)間后，再測(cè)試出每一支電池的電壓0CV2，最后計(jì)算整段時(shí)間內(nèi)的電池的壓降值△ V，根據(jù)整體的壓降值情況來(lái)對(duì)電池自放電進(jìn)行分析判斷，最后篩選出不合格的自放電電池。本發(fā)明方法更加科學(xué)，能夠更加精確地篩選出自放電鋰離子電池，同時(shí)也減少了在篩選自放電階段造成的電池不可逆容量損失，從而保證了電池后續(xù)使用過(guò)程中優(yōu)異的電化學(xué)性能和安全性能。
[0012]作為優(yōu)選，所述的步驟①包括如下步驟:
[0013]a.在室溫Tl下，用充放電設(shè)備對(duì)生產(chǎn)正常的若干支滿電態(tài)電池以0.02?0.05C倍率電流放電至空電，C為電池總?cè)萘?，獲得電池的總額定容量值；
[0014]b.在室溫Tl下，用充放電設(shè)備對(duì)各電池以0.02?0.05C倍率電流充電0.5?1.5小時(shí)，靜置0.25?0.75小時(shí)，測(cè)電池電壓OCV，再以0.02?0.05C倍率電流充電0.5?1.5小時(shí)，靜置0.25?0.75小時(shí)，測(cè)電池電壓0CV，如此循環(huán)20?60次，每次所充容量除以電池的總額定容量值即為每次充電后電池的荷電態(tài)值S0C;
[0015]c.根據(jù)步驟b中測(cè)得的數(shù)據(jù)，以O(shè)CV為Y軸、SOC為X軸作OCV-SOC曲線圖；
[0016]d.從OCV-SOC曲線圖中找出電池的低壓態(tài)電壓拐點(diǎn)。
[0017]自放電過(guò)程中電流極其微弱，很難在短時(shí)間內(nèi)繪制出真實(shí)自放電下的放電曲線，本技術(shù)方案中采用適當(dāng)?shù)牡碗娏鞒潆姺椒▉?lái)繪制電池的OCV-SOC曲線圖，便于精確地找出電池的低壓態(tài)電壓拐點(diǎn)。電池的荷電態(tài)值S0C，也叫剩余電量，代表電池使用一段時(shí)間或長(zhǎng)期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示，其取值范圍為O?I，當(dāng)SOC = O時(shí)表示電池放電完全，當(dāng)SOC=I時(shí)表示電池完全充滿。
[0018]作為優(yōu)選，所述的步驟②為:在室溫Tl下，用所述的充放電設(shè)備對(duì)各電池以0.1?
0.5C倍率電流放電至空電，C為電池總?cè)萘?，接著在室溫TI下，用所述的充放電設(shè)備對(duì)各電池先以0.1?0.2C倍率電流恒流充電，電壓到達(dá)我們的設(shè)定值之后，再進(jìn)行恒壓充電，直到電流值為0.02C倍率截止，最終使電池的電壓剛好處在步驟①確定的低壓態(tài)電壓拐點(diǎn)之上，I?3小時(shí)后用電池測(cè)壓儀測(cè)量每支電池的電壓OCVl，并記錄。
[0019]作為優(yōu)選，所述的步驟③為:將各電池放在一固定工裝中，所述的固定工裝擠壓電池的兩端，將電池壓緊，將電池及固定工裝置于溫度可控的空間內(nèi)，調(diào)整所述的空間內(nèi)的溫度達(dá)到溫度T2，溫度T2高于室溫，使電池及固定工裝在溫度T2下擱置5?10天;然后從固定工裝上取下電池，待電池溫度恢復(fù)到測(cè)量電壓OCVl時(shí)的溫度后，用電池測(cè)壓儀測(cè)量每支電池的電壓0CV2，并記錄。本技術(shù)方案中，T2>T1，由于溫度越高，電池自放電速度越快，故OCVl >0CV2。固定工裝可以設(shè)計(jì)成夾裝一支電池的，也可以設(shè)計(jì)成可同時(shí)夾裝多支電池的，使用能同時(shí)夾裝多支電池的固定工裝，處理起來(lái)更加方便，效率更高。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:方法更加科學(xué)，符合原理，能夠更加精確地篩選出自放電鋰離子電池，同時(shí)也減少了在篩選自放電階段造成的電池不可逆容量損失，從而確保電池后續(xù)使用過(guò)程中優(yōu)異的電化學(xué)性能和安全性能。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，所用設(shè)備平常，可以多次反復(fù)使用，總體成本較低廉。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明中用到的夾持電池的固定工裝的一種立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中1.底座，2.滑動(dòng)隔板，3.氣動(dòng)裝置，4.滑槽，5.滑塊。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0024]實(shí)施例:本實(shí)施例的一種有效篩選自放電電池的方法，對(duì)鎳鈷錳酸鋰(523)/人造石墨