一种磷酸铁锂电池循环性能的评价方法与流程

1.本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂电池循环性能的评价方法。


背景技术：

2.近年来具有超长循环寿命的锂离子电池逐渐成为了电池中的研究重点，被广泛应用到各领域。磷酸铁锂(lifepo4，lfp)电池作为一种具有超长的循环寿命、优异的倍率循环性能和良好的安全性的正极材料，市场前景巨大。
3.当前磷酸铁锂电池的循环寿命普遍在3000次以上，在评价电池寿命的时候，测试周期太长，按照1c循环测试，3000次循环测试大约需要1年时间，长寿命的电池测试时间会更长，这大大拉长了研发工作周期。
4.因此，需要亟需一种快速评价磷酸铁锂电池循环寿命的方法或者提前预判的方法，减少研发工作周期。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种磷酸铁锂电池循环性能的评价方法，能缩短电池循环性能的评价周期，且方法简单，容易操作和实现。
6.本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种磷酸铁锂电池循环性能的评价方法，包括以下步骤：（1）标准电池b进行循环测试，得到不同循环次数(x次，y次，z次，x＜y＜z)的电压v、容量q数据，分别对其进行微分处理，对应得到x次、y次和z次充电容量微分dq/dv-v曲线，再分别对dq/dv-v曲线进行积分处理，得到电压数值最高所对应的峰的面积，分别记为s-b-峰（x次）、s-b-峰（y次）、s-b-峰（z次），以s-b-峰（x次）为基准，得到s-b-峰的损失率l-b-峰(y次)、l-b-峰(z次)；（2）待测电池b1进行循环测试，得到不同循环次数(x次，y次，z次，x＜y＜z)的电压v、容量q数据，分别对其进行微分处理，对应得到x次、y次和z次充电容量微分dq/dv-v曲线，再分别对dq/dv-v曲线进行积分处理，得到电压数值最高所对应的峰的面积，分别记为s-b1-峰（x次）、s-b1-峰（y次）、s-b1-峰（z次），以s-b1-峰（x次）为基准，得到s-b1-峰的损失率l-b1-峰(y次)、l-b1-峰(z次)；（3）将s-b-峰的损失率与s-b1-峰的损失率进行比较，如果 l-b1-峰(y次) ≤l-b-峰(y次)，且l-b1-峰(z次) ≤l-b-峰(z次)，则预判待测电池b1的循环性能优于或等于标准电池b；如果l-b1-峰(y次) ＞l-b-峰(y次)，且l-b1-峰(z次) ＞l-b-峰(z次)，则预判待测电池b1的循环性能差于标准电池b；如果 l-b1-峰(y次) ≤l-b-峰(y次)，且l-b1-峰(z次) ＞l-b-峰(z次)，则预判待测电池b1的循环性能差于标准电池b；如果 l-b1-峰(y次) ＞l-b-峰(y次)，且l-b1-峰(z次) ≤l-b-峰(z次)，则预判待测电池b1的循环性能优于或等于标准电池b。
7.优选的，所述循环测试具体为：常温条件下，电池的充放电电流是1c，充电是恒流
恒压充电，截止电流0.05c，放电是恒流放电，充放电的电压区间设置为2.5-3.65v，充电结束和放电结束后均静置，静置时间为30min。
8.优选的，所述800≤z≤1200，y-x＞200，z-y＞200。
9.优选的，所述充电容量微分dq/dv-v曲线包含3个峰，依据电压从低到高依次命名为p1、p1、p3。
10.优选的，l-b-峰(y次)=[ s-b-峰(x次)—s-b-峰(y次)]/ s-b-峰(x次)；l-b-峰(z次)=[ s-b-峰(x次)—s-b-峰(z次)]/ s-b-峰(x次)；l-b1-峰(y次)=[ s-b1-峰(x次)—s-b1-峰(y次)]/ s-b1-峰(x次)；l-b1-峰(z次)=[ s-b1-峰(x次)—s-b1-峰(z次)]/ s-b1-峰(x次)。
[0011]
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供了一种磷酸铁锂电池循环性能的评价方法，能缩短电池循环性能的评价周期，且方法简单，容易操作和实现；此方法以具有3个峰值的峰的dq/dv-v曲线中电压数值最高所对应的峰的面积的损失率大小来评价磷酸铁锂电池循环性能，电压数值最高所对应的峰的的峰面积的变化可以反应电池里活性锂消耗快慢，进而判断磷酸铁锂电池循环性能。
附图说明
[0012]
图1为本发明磷酸铁锂电池充电容量与电压数据的dq/dv-v曲线。
具体实施方式
[0013]
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0014]
如图1所示，本发明磷酸铁锂电池容量数据与电压数据的dq/dv-v曲线。
[0015]
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0016]
实施例1一种磷酸铁锂电池循环性能的评价方法，包括以下步骤：（1）标准电池b进行循环测试（常温下，1c恒流恒压充电至3.65v，截止电流0.05c，充电结束静置30min，1c恒流放电至2.5v，放电结束静置30min），得到不同循环次数(250次，500次，1000次)的电压v、容量q数据，分别对其进行微分处理得到dq、dv，将采集到的电压v数据作为x轴数据，dq/dv的比值作为y轴数据，分别得到250次、500次和100次充电容量微分dq/dv-v曲线，dq/dv-v曲线具有三个明显峰值的峰，再分别对dq/dv-v曲线进行积分处理，得到电压数值最高所对应的峰（如图1中p3）的面积（如图中阴影部分），分别记为s-b-峰（250次）、s-b-峰（500次）、s-b-峰（1000次），以s-b-峰（250次）为基准(损失率为0%)，得到s-b-峰的损失率l-b-峰(500次)、l-b-峰(1000次)，其中，l-b-峰(500次)=[ s-b-峰(250次)—s-b-峰(500次)]/ s-b-峰(250次)；l-b-峰(1000次)=[ s-b-峰(250次)—s-b-峰(1000次)]/ s-b-峰(250次)；其中，充电的dq/dv-v曲线绘制方法如下：a.准备工作：将某一次的充电电压v和容量q数据导入到origin中，其中电压为x轴，容量为y轴；b.数据处理：然后选中电压和容量两列数据，对其进行精简：打开analysis
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mathematics
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interpolate/extrapolate，出现对话框，number of points这一项选择点的数量(一般不超过所有数据数的五分之一)，然后
ok，在工作表的最后一栏得到精简数据；然后对精简数据进行一次微分：analysis
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mathematics
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differentiate，出现对话框，derivative order这一项选择1，然后ok，工作表的最后一栏出现dq/dv-v的数据；c.作图：以电压为横坐标，dq/dv为纵坐标，即得到充电的dq/dv-v曲线。
[0017]
其中，对充电dq/dv-v曲线进行积分处理，得到峰面积的方法如下：a.数据截取：取需要积分处理的峰所对应的数据，充电电压为x轴，dq/dv为y轴，添加到origin中；b.数据补充：在前面的2列数据后再添加2列column，第一列设置为x轴，第二列设置为y轴，将峰对应数据的首尾2个数据添加进去；c.积分处理：先对峰的曲线进行积分：analysis
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mathematics
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integrate，得到面积1；然后对峰首尾数据组成的直线进行积分：analysis
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mathematics
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integrate，得到面积2；面积1减面积2的差值即为峰面积。
[0018]
（2）待测电池b1进行循环测试（常温下，1c恒流恒压充电至3.65v，截止电流0.05c，充电结束静置30min，1c恒流放电至2.5v，放电结束静置30min），得到不同循环次数(250次，500次，1000次)的电压v、容量q数据，分别对其进行微分处理得到dq、dv，将采集到的电压v数据作为x轴数据，dq/dv的比值作为y轴数据，分别得到250次、500次和100次充电容量微分dq/dv-v曲线，dq/dv-v曲线具有三个明显峰值的峰，再分别对dq/dv-v曲线进行积分处理，得到电压数值最高所对应的峰的面积，分别记为s-b1-峰（250次）、s-b1-峰（500次）、s-b1-峰（1000次），以s-b1-峰（250次）为基准(损失率为0%)，得到s-b1-峰的损失率l-b1-峰(500次)、l-b1-峰(1000次)，其中，l-b1-峰(500次)=[ s-b1-峰(250次)—s-b1-峰(500次)]/ s-b1-峰(250次)；l-b1-峰(1000次)=[ s-b1-峰(250次)—s-b1-峰(1000次)]/ s-b1-峰(250次)；（3）将s-b-峰的损失率与s-b1-峰的损失率进行比较，具体数据如下表1和表2所示：表1：标准电池b循环次数2505001000s-b-峰14.3112.559.17l-b-峰0.295.92%表2：待测电池b1循环次数2505001000s-b1-峰13.9512.439.08l-b1-峰0.894.91%由表1和表2可知， l-b1-峰(500次) ＜l-b-峰(500次)，且l-b1-峰(1000次) ＜l-b-峰(1000次)，所以预判待测电池b1的循环性能优于标准电池b。
[0019]
对实施例1的预判结果进行验证，对电池b1和b持续进行循环测试，直至容量衰减至初始容量的80%，具体数据如下表3所示：表3： 循环次数容量保持率待测电池b1385080%标准电池b310080%由表3可知，待测电池b1的实际循环性能优于标准电池b，与上面的预判结果是一
致的，说明该预判的结果是正确的。
[0020]
实施例2一种磷酸铁锂电池循环性能的评价方法，包括以下步骤：（1）标准电池b进行循环测试（常温下，1c恒流恒压充电至3.65v，截止电流0.05c，充电结束静置30min，1c恒流放电至2.5v，放电结束静置30min），得到不同循环次数(250次，500次，1000次)的电压v、容量q数据，分别对其进行微分处理得到dq、dv，将采集到的电压v数据作为x轴数据，dq/dv的比值作为y轴数据，分别得到250次、500次和100次充电容量微分dq/dv-v曲线，dq/dv-v曲线具有三个明显峰值的峰，再分别对dq/dv-v曲线进行积分处理，得到电压数值最高所对应的峰的面积，分别记为s-b-峰（250次）、s-b-峰（500次）、s-b-峰（1000次），以s-b-峰（250次）为基准(损失率为0%)，得到s-b-峰的损失率l-b-峰(500次)、l-b-峰(1000次)，其中，l-b-峰(500次)=[ s-b-峰(250次)—s-b-峰(500次)]/ s-b-峰(250次)；l-b-峰(1000次)=[ s-b-峰(250次)—s-b-峰(1000次)]/ s-b-峰(250次)；（2）待测电池b2进行循环测试（常温下，1c恒流恒压充电至3.65v，截止电流0.05c，充电结束静置30min，1c恒流放电至2.5v，放电结束静置30min），得到不同循环次数(250次，500次，1000次)的电压v、容量q数据，分别对其进行微分处理得到dq、dv，将采集到的电压v数据作为x轴数据，dq/dv的比值作为y轴数据，分别得到250次、500次和100次充电容量微分dq/dv-v曲线，dq/dv-v曲线具有三个明显峰值的峰，再分别对dq/dv-v曲线进行积分处理，得到电压数值最高所对应的峰的面积，分别记为s-b2-峰（250次）、s-b2-峰（500次）、s-b2-峰（1000次），以s-b2-峰（250次）为基准(损失率为0%)，得到s-b2-峰的损失率l-b2-峰(500次)、l-b2-峰(1000次)，其中，l-b2-峰(500次)=[ s-b2-峰(250次)—s-b2-峰(500次)]/ s-b2-峰(250次)；l-b2-峰(1000次)=[ s-b2-峰(250次)—s-b2-峰(1000次)]/ s-b2-峰(250次)；（3）将s-b-峰的损失率与s-b1-峰的损失率进行比较，具体数据如下表4和表5所示：表4：标准电池b循环次数2505001000s-b-峰14.3112.559.17l-b-峰0.295.92%表5：待测电池b2循环次数2505001000s-b2-峰14.1512.18.80l-b2-峰0.497.81%由表4和表5可知， l-b2-峰(500次) ＞l-b-峰(500次)，且l-b2-峰(1000次) ＞l-b-峰(1000次)，所以预判待测电池b2的循环性能差于标准电池b。
[0021]
对实施例2的预判结果进行验证，对电池b2和b持续进行循环测试（常温下，1c恒流恒压充电至3.65v，截止电流0.05c，充电结束静置30min，1c恒流放电至2.5v，放电结束静置30min），直至容量衰减至初始容量的80%，具体数据如下表6所示：表6： 循环次数容量保持率
待测电池b2240080%标准电池b310080%由表6可知，待测电池b2的实际循环性能差于标准电池b，与上面的预判结果是一致的，说明该预判的结果是正确的。
[0022]
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。