一种磷酸铁锂锂电池的配组方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，具体是指一种磷酸铁锂锂电池的配组方法。


背景技术：

2.锂电池广泛应用于各类仪器仪表、计算机主板、移动通信、血糖测试仪、耳温枪、遥控器、电动自行车、电动汽车及其他家用电子电器产品。随着科技的进步和环保的要求，人们需要高能、环保、安全的化学电源产品满足生产生活的需求。
3.目前应用领域电池组是通过多块锂电池进行串并联组合后形成高电压、高容量的电池组，才能用于相关电器的驱动。随着原材料性能、制备工艺及过程控制能力的整体提高，单体电池寿命能达到2000次以上，但是同一类型同一型号电池的电压容量、内阻等方面参数值相对来说都有差异性，若将性能参数差异性较大的单体电池组合在一起形成电池组，则该电池组的寿命会直接缩短10倍甚至100倍的寿命，放电容量衰减仅为电池标称容量20％～40％，特别是磷酸铁锂电池组对单体电池及串联单元模块配组要求更高，根据磷酸铁锂电池放电特性，电池放电及充电平台80％区域均平稳，导致电池一般静态性能进行配组，很难保证电池组串联单元一致性。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是提供一种磷酸铁锂电池的配组方法，从而提高电池的配组效率，并提高电池组的使用寿命。
5.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
6.包括如下步骤：
7.①
、对同一型号的单体电池进行编码；每步测试前通过扫描单体电池上的条形码，而确保相关数据一一对应；
8.②
、采集所有单体电池的分容恒流充电时间t1及恒流放电容量c1；
9.③
、在常温下搁置6～8小时后，分别测试每个单体电池的电压v1和内阻r1；
10.④
、置于温度为45
±
2℃的高温车间中搁置72
±
2小时后，在进行常温96
±
2小时后，分别测试每个单体电池的电压v2和内阻r2；
11.⑤
、将单体电池进行常温搁置30～60天，要求配组的电池分容时间差小于等于4小时；
12.⑥
、将常温搁置30～60天电池，测试电压v3及内阻r3；
13.⑦
、测试完的电池，上柜进行分容，分别采集容量c2,同时采集放电30分钟电池电压v3，采集放电放电60分钟电池电压v4，及充电10分钟电压v5，充电100分钟v6；
14.⑧
、根据下面配组条件进行优先集设置，然后按照每组电池组所需的单体电池的数量进行配组。
15.作为改进，根据步骤
⑧
，优先集设置的配组条件顺序如下：
16.a、以放电容量c1为配组条件1，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
17.b、以放电电压v1
‑
v2和v2为配组条件2，各单体电池之间公差为
±
5mv；
18.c、以单体电池内阻r1及r2
‑
r1为配组条件3，各单体电池之间公差为
±
0.2mω；
19.d、以放电容量c2
‑
c1为配组条件4，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
20.e、以恒流充电时间t1为配组条件5，各单体电池之间公差为
±
1min；
21.f、以放电30分钟采集电压v3为配组条件6，各单体电池之间公差为
±
2mv；
22.g、以放电60分钟采集电压为v4配组条件7，各单体电池之间公差为
±
2mv；
23.h、充电10分钟采集电压v5为配组条件8，各单体电池之间公差为
±
2mv；
24.i、充电100分钟，采集电压v6为配组条件9，各单体电池之间公差为
±
2mv。
25.作为改进，将经步骤
⑧
配成组的单体电池进行串、并联形成电池组。
26.作为改进，单体电池条形码为：t1、c1、c2、v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、r1、r2。
27.采用以上步骤后，本发明具有如下优点：本发明从磷酸铁锂电池的充放电特性如温升、内阻变化率、容量、电压、电池存储性及电池自放电特性进行相关数据采集，然后通过德尔菲法分析各指标的影响程度，经本发明的配组方法配组而成的电池组的寿命提高，电池组工作效率提高30％，实际适用寿命提高800次循环，外还可以提高电池组配组的效率，其中筛选效率可以提高48倍，整体配组效率可以提高6倍。
具体实施方式
28.下面对本发明做进一步的详细说明。
29.一种磷酸铁锂锂电池的配组方法，包括如下步骤：
30.①
、对同一型号的单体电池进行编码；每步测试前通过扫描单体电池上的条形码，而确保相关数据一一对应；
31.②
、采集所有单体电池的分容恒流充电时间t1及恒流放电容量c1；
32.③
、在常温下搁置6～8小时后，分别测试每个单体电池的电压v1和内阻r1；
33.④
、置于温度为45
±
2℃的高温车间中搁置72
±
2小时后，在进行常温96
±
2小时后，分别测试每个单体电池的电压v2和内阻r2；
34.⑤
、将单体电池进行常温搁置30～60天，要求配组的电池分容时间差小于等于4小时；
35.⑥
、将常温搁置30～60天电池，测试电压v3及内阻r3；
36.⑦
、测试完的电池，上柜进行分容，分别采集容量c2,同时采集放电30分钟电池电压v3，采集放电放电60分钟电池电压v4，及充电10分钟电压v5，充电100分钟v6；
37.⑧
、根据下面配组条件进行优先集设置，然后按照每组电池组所需的单体电池的数量进行配组。
38.根据步骤
⑧
，优先集设置的配组条件顺序如下：
39.a、以放电容量c1为配组条件1，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
40.b、以放电电压v1
‑
v2和v2为配组条件2，各单体电池之间公差为
±
5mv；
41.c、以单体电池内阻r1及r2
‑
r1为配组条件3，各单体电池之间公差为
±
0.2mω；
42.d、以放电容量c2
‑
c1为配组条件4，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
43.e、以恒流充电时间t1为配组条件5，各单体电池之间公差为
±
1min；
44.f、以放电30分钟采集电压v3为配组条件6，各单体电池之间公差为
±
2mv；
45.g、以放电60分钟采集电压为v4配组条件7，各单体电池之间公差为
±
2mv；
46.h、充电10分钟采集电压v5为配组条件8，各单体电池之间公差为
±
2mv；
47.i、充电100分钟，采集电压v6为配组条件9，各单体电池之间公差为
±
2mv。
48.将经步骤
⑧
配成组的单体电池进行串、并联形成电池组。
49.单体电池条形码为：t1、c1、c2、v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、r1、r2。
50.实施案例一：
51.如下步骤：
52.①
、对同一型号的单体电池进行编码，形成条形码，再将该条形码粘贴在或喷涂在单体电池外包装上；每步测试前通过扫描单体电池上的条形码，而确保相关数据一一对应；
53.②
、采集所有单体电池的分容恒流充电时间t1及恒流放电容量c1；其中分容恒流充电时间t1是指先对单体电池分别进行恒流充电、恒压充电后搁置30分钟，再恒流放电后搁置 30分钟，然后对其进行恒流充电的充电时间；所述恒流放电容量c1是指经上述恒流充电后再进行恒压充电，搁置30分钟后恒流放电的放电容量；
54.分容恒流充电时间t1及恒流放电容量c1的采集方式由自动电池检测设备进行采集，电池充、放电流程是事先设置好程序或步骤，其充、放电工步及采集过程如下表所示：(表中截止条件也是提前设定的一个参数值，达到这个参数值就自动进行下一个工步。)
[0055][0056][0057]
③
、在常温下搁置6～8小时后，分别测试每个单体电池的电压v1和内阻r1；
[0058]
④
、置于温度为45
±
2℃的高温车间中搁置72
±
2小时后，在进行常温96
±
2小时后分别测试每个单体电池的电压v2和内阻r2，然后入库存放；
[0059]
⑤
、对入库存放不大于30天的单体电池，分别测试其电压v3和内阻r3；
[0060]
⑥
、对于存放大于30天的单体电池重新执行步骤(3)、(4)；
[0061]
⑦
、测试完的电池，上柜进行分容，分别采集容量c2,同时采集放电30分钟电池电压v3，采集放电放电60分钟电池电压v4，及充电10分钟电压v5，充电100分钟v6。
[0062]
电池充放电工步及采集过程如下表所示：
[0063][0064]
⑧
、根据下面配组条件进行优先集设置，然后按照每组电池组所需的单体电池的数量进行配组，其中优先集设置的配组条件顺序如下：
[0065]
a、以放电容量c1为配组条件1，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
[0066]
b、以放电电压v1
‑
v2和v2为配组条件2，各单体电池之间公差为
±
5mv；
[0067]
c、以单体电池内阻r1及r2
‑
r1为配组条件3，各单体电池之间公差为
±
0.2mω；
[0068]
d、以放电容量c1
‑
c2为配组条件4，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
[0069]
e、以恒流充电时间t1为配组条件5，各单体电池之间公差为
±
1min；
[0070]
f、以放电30分钟采集电压v3为配组条件6，各单体电池之间公差为
±
2mv；
[0071]
g、以放电60分钟采集电压为v4配组条件7，各单体电池之间公差为
±
2mv；
[0072]
h、充电10分钟采集电压v5为配组条件8，各单体电池之间公差为
±
2mv；
[0073]
i、充电100分钟，采集电压v6为配组条件9，各单体电池之间公差为
±
2m。
[0074]
为了验证本发明的配组方法的可行性和先进性，特进行如下实验，其实验步骤如下：
[0075]
1、取同批次的100台单体电池，进行如下5个方案分别配组成2组电池组；
[0076]
2、分别将按配组方案挑选出来的单体电池进行串、并联形成电池组；
[0077]
3、对电池组进行充放电循环测试；
[0078]
4、将相关循环数据进行对比。
[0079]
方案1：
[0080]
直接采用单体电池开路电压(v2)
±
5mv、内阻(r1)
±
0.2mω及分容容量c1
±
1％ah标称容量为配组条件进行配组。
[0081]
方案2：
[0082]
直接采用单体电池开路电压(v2)
±
5mv、内阻(r1)
±
0.2mω、分容容量c1
±
1％ah标称容量及配组分容容量c2
±
1％ah标称容量为配组条件进行配组。
[0083]
方案3：
[0084]
以下面配组条件进行优先集设置进行配组：
[0085]
a、以放电电压v1
‑
v2,和v2为配组条件1，各单体电池之间公差为
±
5mv；
[0086]
b、以单体电池内阻r1及r2
‑
r1为配组条件2，各单体电池之间公差为
±
0.2mω；
[0087]
c、以放电容量c1
‑
c2为配组条件3，各单体电池之间公差为
±
1％ah标称容量；
[0088]
d、以恒流充电时间t1为配组条件4，各单体电池之间公差为
±
1min。
[0089]
方案4：
[0090]
以下面配组条件进行优先集设置进行配组：
[0091]
a、以放电容量c2为配组条件2，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
[0092]
b、以放电电压v1
‑
v2和v2为配组条件3，各单体电池之间公差为
±
5mv；
[0093]
c、以单体电池内阻r1及r2
‑
r1为配组条件4，各单体电池之间公差为
±
0.2mω；
[0094]
d、以放电容量c1
‑
c2为配组条件5，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
[0095]
e、以恒流充电时间t1为配组条件6，各单体电池之间公差为
±
1min。
[0096]
方案5：
[0097]
以下面配组条件进行优先集设置进行配组：
[0098]
a、以放电容量c1为配组条件1，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
[0099]
b、以放电电压v1
‑
v2和v2为配组条件2，各单体电池之间公差为
±
5mv；
[0100]
c、以单体电池内阻r1及r2
‑
r1为配组条件3，各单体电池之间公差为
±
0.2mω；
[0101]
d、以放电容量c1
‑
c2为配组条件4，各单体电池之间公差按
±
1％ah标称容量；
[0102]
e、以恒流充电时间t1为配组条件5，各单体电池之间公差为
±
1min；
[0103]
f、以放电30分钟采集电压v3为配组条件6，各单体电池之间公差为
±
2mv
[0104]
g、以放电60分钟采集电压为v4配组条件7，各单体电池之间公差为
±
2mv
[0105]
h、充电10分钟采集电压v5为配组条件8，各单体电池之间公差为
±
2mv
[0106]
i、充电100分钟，采集电压v6为配组条件9，各单体电池之间公差为
±
2m
[0107]
分别对上述方案1
‑
5所配组的电池组按照gb/t 31484
‑
2015的标准对电池组的循环寿命即电池容量保持率进行实验，其实验数据如下表所示：
[0108][0109]
从上表可看出，采用本发明的配组方法(方案5)对单体电池进行配组，大大提高了电池组的循环寿命，特别是在循环1000周以上电池容量保持率显著高于对比例(方案1
‑
4)的电池容量保持率，如循环1000周，本发明配组的电池组的电池容量保持率达到89％以上，而对比例中仅为68％；循环2000周，本发明配组的电池组的电池容量保持率达到80％以上，而对比例中仅为48％。
[0110]
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。