一种用于梯次利用的电池筛选方法

摘要

本发明公开了一种用于梯次利用的电池筛选方法，包括：将单体电池充电至第一放电深度；在多个充放电倍率下，对所述电池进行充放电，并计算多个充放电倍率下的表观电阻值；根据所述多个充放电倍率下的表观电阻值获得表观电阻判定系数；根据所述表观电阻判定系数，确定所述单体电池是否合格。本发明步骤以及所采用设备简单，采用一般充放电设备即可实现，因此采用极低的成本便可对回收动力电池完成初选，还可根据要求，可以选择完成分选，或进一步精选。和传统的通过充放电分容的方式相比，本发明只需要数秒钟充放电操作，即可完成，方法更加低碳，能耗更低，在大规模使用中，可获得可观的经济价值。

权利要求

1.一种用于梯次利用的电池筛选方法，包括：将单体电池充电至第一放电深度；

在多个充放电倍率下，对所述电池进行充电或者放电，并计算多个充放电倍率下的表观电阻值；

根据所述多个充放电倍率下的表观电阻值获得表观电阻判定系数；

根据所述表观电阻判定系数，确定所述单体电池是否合格；

根据所述多个充放电倍率下的表观电阻值获得表观电阻判定系数，包括：2

将所述多个充放电倍率下的表观电阻值进行线性拟合，并获取该线性拟合的拟合度R；

将该线性拟合的拟合度R2作为所述表观电阻判定系数。

2.根据权利要求1所述的用于梯次利用的电池筛选方法，其特征在于：所述单体电池为回收后的待二次利用的单体电池。

3.根据权利要求1所述的用于梯次利用的电池筛选方法，其特征在于：所述第一放电深度为所述单体电池额定容量的40％～60％。

4.根据权利要求1所述的用于梯次利用的电池筛选方法，其特征在于，所述充放电倍率为0.1C～1C。

5.根据权利要求4所述的用于梯次利用的电池筛选方法，其特征在于，所述多个充放电倍率包括：0.1C、0.2C、0.3C、0.4C、0.5C、0.6C、0.7C、0.8C、0.9C和1C。

6.根据权利要求5所述的用于梯次利用的电池筛选方法，其特征在于，对所述电池进行充放电的时间不超过1分钟。

7.根据权利要求1所述的用于梯次利用的电池筛选方法，其特征在于，所述表观电阻值通过下式获得：其中，R为所述表观电阻值，U1为所述单体电池的工作电压，U0为所述单体电池的开路电压，I为所述单体电池进行充放电的电流。

8.根据权利要求1所述的用于梯次利用的电池筛选方法，其特征在于，根据所述表观电阻判定系数，确定所述单体电池是否合格，包括：设定判定阈值，若所述表观电阻判定系数不小于所述判定阈值则所述单体电池合格。

9.根据权利要求8所述的用于梯次利用的电池筛选方法，其特征在于：设定判定阈值为0.95，若所述表观电阻判定系数不小于0.95则所述单体电池合格，否则所述单体电池不合格；

或者，

设定第一判定阈值为0.95、第二判定阈值为0.9，若所述表观电阻判定系数不小于0.95则所述单体电池第一类合格，若所述表观电阻判定系数不小于0.9且小于0.95则所述单体电池第二类合格，否则所述单体电池不合格。

说明书

一种用于梯次利用的电池筛选方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种动力电池的梯次利用中进行电池筛选的方法。

背景技术

[0002] 随着社会的发展，锂离子电池的应用也越来越广泛，尤其在电动汽车的应用上。目前电池购置价格偏高是限制电动汽车推广的重要因素之一，而电池梯次利用是有望降低电动汽车动力电池使用成本的重要手段。通过开展动力电池梯次利用，可以挖掘电池的使用价值，有效降低电池在电动汽车使用阶段的成本。

[0003] 其中，梯次利用是指某一个已经使用过的产品已经达到原生设计寿命，再通过其他方法使其功能全部或部分恢复的继续使用过程，且该过程属于基本同级或降级应用的方式。

[0004] 一般认为，当车用动力电池容量衰减至初始容量的80％以下时，因一次充电续航里程的明显减小(同时电池的功率能力也大打折扣)，意味着车用动力电池车载使命的终结。但对于比能量要求不高的储能应用来说，动力电池仍具有较大的使用价值，通过梯次利用，不仅可以让动力电池性能得到充分的发挥，还有利于降低电池的使用成本。

[0005] 因此，可以在电池不同的寿命阶段，开展不同的使用，如动力使用、储能削峰填谷使用、不间断电源或其他使用等。这样充分提高电池利用率，从而降低最开始阶段的使用费用。

[0006] 现有技术中，对动力电池进行梯次利用分析时，多是利用工业CT无损检测及三维成像技术，其主要问题在于，需要利用核磁共振成像仪等大型设备和精密仪器对电池内部进行探测，很多厂家不具备此检测条件，检测成本也较高。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种用于梯次利用的电池筛选方法，以较低成本完成动力电池回收过程中的初步筛选。

[0008] 本发明提供了一种用于梯次利用的电池筛选方法，包括：

[0009] 将单体电池充电至第一放电深度；

[0010] 在多个充放电倍率下，对所述电池进行充放电，并计算多个充放电倍率下的表观电阻值；

[0011] 根据所述多个充放电倍率下的表观电阻值获得表观电阻判定系数；

[0012] 根据所述表观电阻判定系数，确定所述单体电池是否合格。

[0013] 进一步，所述单体电池为回收后的待二次利用的单体电池。

[0014] 进一步，所述第一放电深度为所述单体电池额定容量的40％～60％。

[0015] 进一步，所述充放电倍率为0.1C～1C。

[0016] 进一步，所述多个充放电倍率包括：0.1C、0.2C、0.3C、0.4C、0.5C、0.6C、0.7C、0.8C、0.9C和1C。

[0017] 进一步，对所述电池进行充放电的时间不超过1分钟。

[0018] 进一步，所述表观电阻值通过下式获得：

[0019]

[0020] 其中，R为所述表观电阻值，U1为所述单体电池的工作电压，U0为所述单体电池的开路电压，I为所述单体电池进行充放电的电流。

[0021] 进一步，根据所述多个充放电倍率下的表观电阻值获得表观电阻判定系数，包括：

[0022] 将所述多个充放电倍率下的表观电阻值进行线性拟合，并获取该线性拟合的拟合度R2；

[0023] 将该线性拟合的拟合度R2作为所述表观电阻判定系数。

[0024] 进一步，根据所述表观电阻判定系数，确定所述单体电池是否合格，包括：

[0025] 设定判定阈值，若所述表观电阻判定系数不小于所述判定阈值则所述单体电池合格。

[0026] 进一步，设定判定阈值为0.95，若所述表观电阻判定系数不小于0.95则所述单体电池合格，否则所述单体电池不合格；

[0027] 或者，

[0028] 设定第一判定阈值为0.95、第二判定阈值为0.9，若所述表观电阻判定系数不小于0.95则所述单体电池第一类合格，若所述表观电阻判定系数不小于0.9且小于0.95则所述单体电池第二类合格，否则所述单体电池不合格。

[0029] 从上述方案可以看出，本发明的用于梯次利用的电池筛选方法，步骤以及所采用设备简单，采用一般充放电设备即可实现，因此采用极低的成本便可对回收动力电池完成初选，还可根据要求，可以选择完成分选，或进一步精选。和传统的通过充放电分容的方式相比，本发明只需要数秒钟充放电操作，即可完成，方法更加低碳，能耗更低，在大规模使用中，可获得可观的经济价值。

附图说明

[0030] 以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

[0031] 图1为本发明用于梯次利用的电池筛选方法的实施例流程图；

[0032] 图2为本发明实施例一中单体电池的表观电阻进行直线拟合的曲线图；

[0033] 图3为本发明实施例二中单体电池的表观电阻进行直线拟合的曲线图。

具体实施方式

[0034] 为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

[0035] 在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

[0036] 为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

[0037] 在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。

[0038] 在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

[0039] 在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

[0040] 如图1所示，本发明实施例的用于梯次利用的电池筛选方法，包括以下步骤：

[0041] 步骤1、将单体电池充电至第一放电深度；

[0042] 步骤2、在多个充放电倍率下，对所述电池进行充放电，并计算多个充放电倍率下的表观电阻值；

[0043] 步骤3、根据所述多个充放电倍率下的表观电阻值获得表观电阻判定系数；

[0044] 步骤4、根据所述表观电阻判定系数，确定所述单体电池是否合格。

[0045] 其中，所述单体电池为回收后的待二次利用的单体电池。

[0046] 以下，结合具体实施例对本发明的用于梯次利用的电池筛选方法进行详细说明。

[0047] 首先，回收电池组，并将回收后的电池组拆解为单体电池，将拆解后的以待二次利用的单体电池充电至第一放电深度，其中，所述第一放电深度为所述单体电池额定容量的40％～60％，优选地为所述单体电池额定容量的50％。

[0048] 之后，在多个充放电倍率下，对所述单体电池进行充放电，并计算多个充放电倍率下的单体电池的表观电阻值。其中，所述充放电倍率的设定范围为0.1C～1C，本发明实施例中，是充放电倍率共为10个，分别为0.1C、0.2C、0.3C、0.4C、0.5C、0.6C、0.7C、0.8C、0.9C和1C。其中，充放电倍率是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，以字母C表示。本发明实施例中，每次对单体电池进行充放电的时间不超过1分钟，优选为10秒。

[0049] 计算多个充放电倍率下的表观电阻值，所述表观电阻值通过下式获得：

[0050]

[0051] 其中，R为所述表观电阻值，U1为所述单体电池的工作电压，U0为所述单体电池的开路电压，I为所述单体电池进行充放电的电流，其中，U1、U0和I是在对单体电池进行充放电的过程中测量获得的。

[0052] 之后，根据所述多个充放电倍率下的表观电阻值获得表观电阻判定系数。表观电阻判定系数通过统计法方法获得，具体包括：

[0053] 将所述多个充放电倍率下的表观电阻值进行线性拟合，并获取该线性拟合的拟合度R2；将该线性拟合的拟合度R2作为所述表观电阻判定系数。

[0054] 其中，R2是指回归直线对观测值的拟合程度，R2的取值范围是[0，1]，R2的值越接近1，说明回归直线对观测值的拟合程度越好，R2的值越接近0，说明回归直线对观测值的拟合程度越差。

[0055] 之后，根据所述表观电阻判定系数，确定所述单体电池是否合格，具体包括：设定判定阈值，若所述表观电阻判定系数(即R2)不小于所述判定阈值则所述单体电池合格。

[0056] 其中，作为具体实施例，可设定判定阈值为0.95，若所述表观电阻判定系数不小于0.95则所述单体电池合格，否则所述单体电池不合格；或者，可设定第一判定阈值为0.95、第二判定阈值为0.9，若所述表观电阻判定系数不小于0.95则所述单体电池第一类合格，若所述表观电阻判定系数不小于0.9且小于0.95则所述单体电池第二类合格，否则所述单体电池不合格。当然，判定阈值的设定需根据电池梯次利用的需求进行设定，不仅局限于本发明中的设定。

[0057] 以下，为本发明的几个具体实施例应用。

[0058] 实施例一

[0059] 回收电池组拆解出203片单体电池，每个单体电池容量为120Ah(安时)。所有单体电池均充电至50％DOD(Depth Of Discharge，放电深度)。按照0.1C至1C等分10个数值的放2
电倍率，充电10秒钟。以表观电阻的判定系数即R≥0.95来判断是否符合要求。

[0060] 其中一个单体电池的测试数据如表1：

[0061] 表1：实施例一的测试数据

[0062]放电倍率 开路电压 工作电压 表观电阻
0.1 3.305 3.391 7.201
0.2 3.305 3.494 7.201
0.3 3.305 3.589 7.203
0.4 3.305 3.688 7.205
0.5 3.305 3.779 7.208
0.6 3.305 3.869 7.209
0.7 3.305 3.966 7.209
0.8 3.305 4.072 7.210
0.9 3.305 4.159 7.212
1 3.305 4.252 7.215

[0063] 以表1中的放电倍率作为横坐标，表观电阻为纵坐标，获取表观电阻随放电倍率变化图，如图2所示，并进行直线拟合，进而获取R2值为0.9637，该R2值大于判定阈值0.95，进而判定该片单体电池合格。

[0064] 实施例二

[0065] 回收电池组拆解出203片单体电池，每个单体电池容量为120Ah(安时)。所有单体电池均充电至50％DOD(Depth Of Discharge，放电深度)。按照0.1C至1C等分10个数值的放电倍率，充电10秒钟。以表观电阻的判定系数即R2≥0.95来判断是否符合要求。

[0066] 其中另一个单体电池的测试数据如表2：

[0067] 表2：实施例二的测试数据

[0068]

[0069]

[0070] 以表2中的放电倍率作为横坐标，表观电阻为纵坐标，获取表观电阻随放电倍率变化图，如图3所示，并进行直线拟合，进而获取R2值为0.733，该R2值小于判定阈值0.95，进而判定该片单体电池不合格。

[0071] 实施例三

[0072] 回收电池组拆解出203片单体电池，每个单体电池容量为120Ah(安时)。所有单体电池均充电至50％DOD(Depth Of Discharge，放电深度)。按照0.1C至1C等分10个数值的放电倍率，放电10秒钟。以表观电阻的判定系数R2≥0.95判定为第一类合格，以0.9≥R2>0.95为第二类合格，对所有203片单体电池进行筛选，结果如表3。

[0073] 表3：实施例三的203片单体电池的筛选结果

[0074]

[0075]

[0076]

[0077] 统计该203片单体电池，第一类合格组(优良组)78片，第二类合格组(一般组)52片，不合格组73片。

[0078] 本发明的用于梯次利用的电池筛选方法，步骤以及所采用设备简单，采用一般充放电设备即可实现，因此采用极低的成本便可对回收动力电池完成初选，还可根据要求，可以选择完成分选，或进一步精选。和传统的通过充放电分容的方式相比，本发明只需要数秒钟充放电操作，即可完成，方法更加低碳，能耗更低，在大规模使用中，可获得可观的经济价值。

[0079] 应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

[0080] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。