一种锂离子电池电芯的配组方法

摘要

本发明提供了一种锂离子电池电芯的配组方法，包括以下步骤：剔除电芯的保有量、交流内阻、自放电参数的异常点；对电芯进行满充，然后进行满放，计算充放电平台压差，根据充放电平台压差对电芯进行分级；再计算电芯从60％SOC放电到40％SOC的放电平台容量，根据放电平台容量进行二次分组；将同一组的电芯通过串并联自动成组。本发明考虑了电芯实际充放电过程中的锂离子脱嵌的动力学平衡和放电平台一致性，相较依据容量进行分组的方法，显著提高了电芯包整体容量发挥，使其从原来的85％～92％的容量转换率提高到94％～97％，且降低了模组产热、减少内耗，操作简单易行。

权利要求

1.一种锂离子电池电芯的配组方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）剔除保有量、交流内阻、自放电参数异常的电芯；

（2）对电芯进行满充，然后进行满放，计算充放电平台压差，根据充放电平台压差对电芯进行分级；

（3）再计算电芯从60%SOC放电到40%SOC的放电平台容量，根据放电平台容量进行二次分组；

（4）将同一组的电芯通过串并联自动成组；

步骤（2）中，将所有电芯的充放电平台压差由低到高，每隔30 50mV进行分级。

~

2.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯的配组方法，其特征在于，步骤（3）中 ，将所有电芯的放电平台容量由低到高，每隔1 10%*充放电平台容量均值进行分组。

~

3.根据权利要求2所述的锂离子电池电芯的配组方法，其特征在于，每隔1.5 2.0Ah进~行分组。

4.根据权利要求1‑3任意一项所述的锂离子电池电芯的配组方法，其特征在于，步骤（4）中 ，从同一组的电芯中随机挑选电芯组成单元模组。

5.根据权利要求1‑3任意一项所述的锂离子电池电芯的配组方法，其特征在于，步骤（1）中 ，剔除保有量、交流内阻、自放电分别在保有量均值±3*西格玛之外、交流内阻均值±3*西格玛之外、自放电均值±3*西格玛之外的电芯。

6.一种由权利要求1‑3任意一项所述的配组方法配组得到的锂离子电池。

说明书

一种锂离子电池电芯的配组方法

技术领域

[0001] 本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电芯的配组方法。

背景技术

[0002] 锂离子电池作为一种绿色环保电池，具有高能量密度、高工作电压、高安全性能和长使用寿命等优点。

[0003] 目前，锂电行业常用的配组方案基本还是以容量进行分组，对于电芯的保液量、内阻、自放电和出货电压等参数仅剔除散点。这种配组方案只考虑了电芯的静态状态，而忽略了电芯在工作过程中的动态变化。这样配组之后的锂离子电芯成组后较单体电芯容量发挥有所降低，直接造成车辆续航里程不足等现象，同时也增加了单体电芯生产成本。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池电芯的配组方法，本发明通过充放电测试获取满充满放的充放电曲线，再对曲线进行微分获取中值平台电压，根据充放电中值平台压差对电芯进行分级，再计算电芯的放电平台容量，根据放电平台容量进行二次分组。中值平台压差反映了电芯在充放电过程锂离子脱嵌的动力学平衡，将锂离子脱嵌表现一致的电芯进行配组更有利于模组的容量发挥。利用放电平台容量再分组可以进一步保障电芯的一致性从而提高容量转换率。

[0005] 本发明采取的技术方案为：

[0006] 一种锂离子电池电芯的配组方法，包括以下步骤：

[0007] (1)剔除电芯的保有量、交流内阻、自放电参数的异常点；

[0008] (2)对电芯进行满充，然后进行满放，计算充放电平台压差，根据充放电平台压差对电芯进行分级；充放电平台压差＝充电平台电压‑放电平台电压，充放电平台电压即50％SOC对应的充放电电压(也称中值电压)；

[0009] (3)再计算电芯从60％SOC放电到40％SOC的放电平台容量，根据放电平台容量进行二次分组；

[0010] (4)将同一组的电芯通过串并联自动成组。

[0011] 进一步地，步骤(1)中，剔除保有量、交流内阻、自放电分别在保有量均值±3*西格玛之外、交流内阻均值±3*西格玛之外、自放电均值±3*西格玛之外的电芯。

[0012] 步骤(2)中，将所有电芯的充放电平台压差由低到高，每隔2～50％*充放电平台压差均值进行分级，优选为每隔30～50mV进行分级。

[0013] 步骤(3)中，将所有电芯的放电平台容量由低到高，每隔1～10％*充放电平台容量均值进行分组，优选为每隔1.5～2.0Ah进行分组。

[0014] 步骤(4)中，从同一组的电芯中随机挑选电芯组成单元模组。

[0015] 由本发明提供的所述的配组方法配组得到的锂离子电池，提高了电芯成组后的整体容量发挥。

[0016] 与现有技术相比，本发明考虑了电芯实际充放电过程中的锂离子脱嵌的动力学平衡和放电平台一致性，相较依据容量进行分组的方法，显著提高了电芯包整体容量发挥，使其从原来的85％～92％的容量转换率提高到94％～97％，且降低了模组产热、减少内耗。操作简单易行。

附图说明

[0017] 图1为本发明中的锂离子电池电芯配组方法的流程图；

[0018] 图2为实例1和对比例1中的配组方法得到的锂离子电芯放电过程中的温度变化曲线；

[0019] 图3为实例2和对比例2中的配组方法得到的锂离子电芯放电过程中的温度变化曲线。

具体实施方式

[0020] 各实施例及对比例中的充放电测试的条件及容量转换率的计算方式如下：

[0021] 充放电测试条件：1.对模组进行以1C电流恒流充电到模组上限电压(单体电芯电压上限*串联数量)；2.以上限电压恒压充电到电流降低到0.05C；3.静置5min；4.对模组进行以1C电流恒流放电到模组下限电压(单体电芯电压下限*串联数量)，这一步获取的容量值为模组的容量值；5.静置5min；

[0022] 容量转换率＝模组容量/最小单电芯容量(组成模组的各单电芯中最小的容量值)；

[0023] 备注：单体电芯的电压上下限跟电芯有正负极的主材决定，如例中的磷酸铁锂上下限电压为：3.65V，2.5V；镍钴锰酸锂上下限电压为：4.2V，2.8V；

[0024] 各实施例及对比例中的放电过程的温升曲线的获取方式为：

[0025] 在进行上述充放电的同时使用多路测温仪监控电芯的大面温度，并截取工步4对应的温度变化做成温升曲线。

[0026] 实例1[磷酸铁锂‑储能硬壳]

[0027] 一种100Ah磷酸铁锂储能硬壳电芯的配组方法，包括以下步骤：

[0028] (1)剔除电芯保有量、交流内阻、自放电等参数的异常点，选取性能参数符合以下标准的电芯：保有量500±3g、交流内阻0.2～0.3mΩ、自放电‑0.2～0.2mV/h，即保有量、交流内阻、自放电均在保有量均值±3*西格玛、交流内阻均值±3*西格玛、自放电均值±3*西格玛之内的电芯；

[0029] (2)对电芯做充放电测试：1.50A恒流恒压充电至3.65V，再50A恒流放电至2.5V；计算充放电平台压差，充放电平台压差＝充电平台电压‑放电平台电压，充放电平台电压即50％SOC对应的充放电电压(也称中值电压)，利用平台压差以50mV进行初步分成1、2、3等级；

[0030] (3)再计算电芯从60％SOC放电到40％SOC的平台容量，平台容量＝60％SOC对应的容量值‑40％SOC对应的容量值，将所有电芯的放电平台容量由低到高排列，每隔2Ah进行二次分组；

[0031] (4)从同一组的电芯中随机挑选电芯组成单元模组。

[0032] 将本实施例中由6个电芯配成的3个2串的最小单元模组进行充放电测试计算其容量转换率的均值，较对比例1增加6.9％。

[0033] 实例2[镍钴锰酸锂‑动力硬壳]

[0034] 选用50Ah镍钴锰酸锂电芯硬壳电芯，通过常规分组方案将电芯进行分组，从同一组别电芯中挑选电芯配成模组，进行充放电测试计算其容量转换率。

[0035] 具体成组方案如下：

[0036] (1)剔除电芯保有量、交流内阻、自放电等参数的异常点：保有量150±3g、交流内阻0.5～0.7mΩ、自放电‑0.1～0.15mV/h，即保有量、交流内阻、自放电均在保有量均值±3*西格玛、交流内阻均值±3*西格玛、自放电均值±3*西格玛之内的电芯；

[0037] (2)对电芯做充放电测试：1.25A恒流恒压充电至4.2V，再25A恒流放电至2.8V；计算充放电平台压差，将所有电芯的充放电平台压差由低到高每隔30mV进行分级，初步分成1、2、3等级；

[0038] (3)再计算电芯从60％SOC放电到40％SOC的平台容量，将所有电芯的放电平台容量由低到高排列，每隔1.5Ah进行二次分组；

[0039] (4)从同一组的电芯中随机挑选电芯组成单元模组。

[0040] 将本实施例中由6个电芯配成的3个2串的最小单元模组进行充放电测试计算其容量转换率的均值，较对比例1增加6.6％。

[0041] 对比例1[磷酸铁锂‑储能硬壳]

[0042] 一种100Ah磷酸铁锂储能硬壳电芯的配组方法，包括以下步骤：

[0043] (1)选取性能参数符合以下标准的电芯：保有量500±3g、交流内阻0.2～0.3mΩ、自放电‑0.2～0.2mV/h，即保有量、交流内阻、自放电均在保有量均值±3*西格玛、交流内阻均值±3*西格玛、自放电均值±3*西格玛之内的电芯；

[0044] (2)对容量进行分级：以容量均值‑3*西格玛作为分级下限、容量均值+3*西格玛作为分级上限，容量均值‑3*西格玛+m*2Ah自动分级，m为级别，m＝1、2、3……。

[0045] (3)从同一级别的电芯中随机挑选电芯组成单元模组。

[0046] 对本对比例中由6个电芯组成的3个2串的最小单元模组进行充放电测试计算其容量转换率的均值，结果如表1所示。

[0047] 对比例2[镍钴锰酸锂‑动力硬壳]

[0048] 一种50Ah镍钴锰酸锂动力硬壳电芯的配组方法，包括以下步骤：

[0049] (1)选取性能参数符合以下标准的电芯：保有量150±3g、交流内阻0.5～0.7mΩ、自放电‑0.1～0.15mV/h，即保有量、交流内阻、自放电均在保有量均值±3*西格玛、交流内阻均值±3*西格玛、自放电均值±3*西格玛之内的电芯；

[0050] (2)对容量进行分级：以容量均值‑3*西格玛作为分级下限、容量均值+3*西格玛作为分级上限，容量均值‑3*西格玛+m*1.5Ah自动分级，m为级别，m＝1、2、3……。

[0051] (3)从同一级别的电芯中随机挑选电芯组成单元模组。

[0052] 对本对比例中由6个电芯组成的3个2串的最小单元模组进行充放电测试计算其容量转换率的均值，结果如表1所示。

[0053] 表1

[0054]

[0055] 测试实施例和对比例中的最小单元模组放电过程的温度变化曲线，结果如图2和3所示，从图中可以看出实例1和2中的3个样品的温升明显低于对比例1和2中3个样品的温升。

[0056] 上述参照实施例对一种锂离子电池电芯的配组方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。