[发明专利]一种梯次利用锂电池筛选成组方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种梯次利用锂电池筛选成组方法，属于锂电池参数确定技术领域。

背景技术

随着电动汽车的逐步产业化，电动汽车用锂电池的产量将大幅提高，随之而来的问题是，淘汰锂电池该如何回收和处理。根据国家电动汽车电池使用标准，当锂离子电池容量衰退为原容量80%时，继续在电动汽车上使用就不再适合，提高了整车成本；电动汽车用锂电池中含有锂金属材料和电解液，一旦废弃锂电池如不能得到有效地回收处理，不仅造成资源的浪费，对环境的污染也尤为严重。所以在锂离子电池各功能元件有效、没有破损、外观完好的情况下，可对电池进行梯次利用于储能系统或一些小型的储能装置中。由于电池在电动汽车上位置不一致，使用过程中温度、连接阻抗、震荡程度等因素均不同，造成电池容量、内阻等特性参数衰退具有一定的不一致性。而淘汰电池的一致性将直接影响到梯次利用电池组性能，所以对淘汰电池筛选成组成为电池梯次利用的关键。

目前国内并没有梯次利用电池筛选成组的方法的相关研究。对新电池的筛选成组方法主要有三种：

第一种是根据电池容量筛选成组；

第二种是根据电池容量、内阻、自放电筛选成组；

第三种是根据电池充放电特征曲线筛选成组；

上述三种对电池筛选成组方法主要适用于一致性较好的新电池。

发明内容

本发明的目的针对现有梯次利用筛选成组技术的缺乏，提出了一种梯次利用锂电池筛选成组方法，可以提高梯次利用电池成组一致性，延长其使用寿命。

一种梯次利用锂电池筛选成组方法，包括如下步骤：

步骤1：通过测试、计算得到电池dQ/dV-V曲线，Q表示电池容量，V表示电池端电压，依据ICA(Incremental Capacity Analysis)方法分析退运动力电池老化原因，包括锂离子损失、正极活性材料损失、负极活性材料损失，首先剔除负极活性材料损失的退运动力电池；

步骤2：通过测试得出梯次利用电池的容量、欧姆内阻、极化内阻、自放电值，并根据上述指标进行电池筛选；

通过步骤1筛选的梯次利用电池利用恒流恒压的方法进行容量测试，筛除容量值低于额定值50%的电池；再把电池放电至50%SOC（荷电状态），利用脉冲法测试内阻，筛除内阻值大于平均内阻值50%的电池；最后进行自放电测试，保留满足国家自放电标准的电池；通过以上筛选条件的梯次利用电池应用于成组；

步骤3：筛选后的电池重新成组；首先计算得出容量、欧姆内阻、极化内阻对能量利用率的影响比例，确定这三个指标的权值；利用加权k-means（k均值）聚类方法把梯次利用电池成组。

所述样品电池的容量及样品电池的内阻测试温度均在25℃。

本发明的有益效果：通过对梯次利用电池筛选剔除衰退严重的电池，保证无个别电池的坏死影响电池梯次利用成组性能；利用加权k-means聚类方法，把容量、欧姆内阻、极化内阻相似的电池聚为一类，由于权值的设定，保证了电池组的容量利用率。可以提高梯次利用电池成组一致性，延长其使用寿命。

附图说明

图1 退运动力电池dQ/dV-V曲线；

图2 梯次利用电池容量分布图；

图3 是不同采样时间直流内阻随SOC变化曲线；

图4 是适用于本发明的复合脉冲电流法的内阻检测方法示意图；

图5 梯次利用电池1s内阻分布图；

图6 梯次利用电池5s内阻分布图；

图7 梯次利用电池10s内阻分布图；

图8 两串电池的Thevenin等效电路模型； 

图9 梯次利用电池放电曲线；

图10 聚3组结果；

图11 聚4组结果；

图12 聚5类组结果；

图13 树形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明： 

本实施例提供一种梯次利用锂电池筛选成组方法，电池是电动车辆中使用的锰酸锂动力电池及磷酸铁锂电池，以一车08年奥运会大巴车用淘汰锰酸锂动力电池为例进行一下说明。

梯次利用锂电池筛选方法包括以下四个步骤：

（1） dQ/dV-V曲线

退运动力电池dQ/dV-V曲线测试方法采用《电动汽车用锂离子蓄电池测试规范》（QC/T743-2006标准），连续测试3次，提取第3次Q-V测试数据并求微分，得到电池dQ/dV-V曲线，通过分析，剔除负极活性材料损失导致电池衰退的电池；

（2） 容量