專利名稱：一種快速有效比較電池自放電率大小的方法
技術領域：
本發明涉及一種快速有效比較電池自放電率大小的方法。
背景技術：
隨著國家對環保的日益重視和人們環保意識的逐步增強，鋰離子電池已不僅僅用于傳統的數碼產品中，而且也越來越廣泛地應用于電動工具、電動自行車、甚至電動汽車以及大型儲能設備。當鋰離子電池應用于手機或相機這類數碼產品時，由于是單只單獨使用無需電池間的串并聯，因此對電池的整體性能要求較低，只需容量及循環性能合格即可。但當應用于電動自行車、電動汽車等工作電壓較高的領域時，為了達到所需電壓需要多只電池進行串聯。當電池串聯使用時，此時單只電池即便容量循環性能合格卻保證不了整體電池組的性能符合要求，還需對電池的一致性匹配，即所說的電池分選配對。在對電池進行一致性匹配時，各個廠家都有著自己的參數和匹配方法，如按曲線擬合度匹配、綜合放電容量、恒流容量、中值電壓、內阻等多參數進行匹配，無論何種匹配方法，對電池自放電的挑選均是不可或缺的。電池自放電的挑選為何對電池組的性能如此重要？舉例說明:一個36V10Ah電動自行車用電池組是由12只3.2V10Ah磷酸鐵鋰電池串聯而成，假設每只單體電池的出廠容量均為IOAh, 12只單體電池中有11只電池的自放電率一致,而剩下的I只比其它電池自放電率高出24mAh/天，則當電池出廠一個月以后自放電高率的電池容量將比其它電池剩余容量減少24*30=720mAh (0.72Ah)，此時電池組整體放電容量就只有9.28Ah,容量損失率達到7.2%。若是單只電池使用，此時損失的容量可通過下一次的充電進行補充，不影響以后的放電性能；但在成組使用時，自放電率高的電池放電時其最先放完電，而此時其它電池容量仍未放完，當充電時受其它電池充電容量的限制自放電率高的電池必然不能充滿，而自放電差異是伴隨著整個電池壽命周期的，如此隨著時間的推移，自放電率高的電池所能充得的容量與其它電池相比越來越少，最后導致整個電池組容量不合格，因此如果沒有均衡措施或是進行單只補充電，這種損失將是無法彌補的。目前，對電池自放電差異的挑選有以下幾種思路:一是測定每只電 池的自放電電流大小，然后按自放電電流進行匹配，這種方法是測定電池的絕對自放電率；二是依據自放電的定義來測定一段時間內的自放電容量，具體操作步驟是將電池恒流充電至設定電壓，隨后轉恒壓充電直至電流降至某一值(通常不小于0.01C)后停止充電，進行擱置，到達擱置時間(通常達到28天)后對電池進行放電，比較擱置前后電池的容量損失，從而計算出其擱置期間的自放電容量；三是測定電池的相對自放電率，此方法其充電過程同方法二，不同點在于其擱置時間更短(通常在14天以內)，在擱置時間到達后測定電池的開路電壓，以電池的電壓降來作為判定電池相對自放電率的一個依據。目前已有利用方法一而制成的專用儀器，但其價格高，一個電池測定周期12小時以上，且一次只能測一個電池，因此此種方式即便測試結果準確，但其測試成本太高，不適用于規模化生產，目前只適用于實驗用；方法二是一般鋰離子電池對自放電率的標準測試方法，但其缺點是測定周期太長，方法三測試周期相對較短且可批量進行測試，也是目前多數廠家在生產中所采用的挑選方法，因此可稱為挑選比較電池自放電率大小的一種傳統方法，但實驗證明其挑選效果不盡人意。因此，需要一種快速有效比較電池自放電率大小的方法以解決上述問題。
發明內容
發明目的:本發明針對現有技術中中比較電池自放電率大小的方法的缺陷，提供一種快速有效比較電池自放電率大小的方法。技術方案:為解決上述技術問題，本發明的快速有效比較電池自放電率大小的方法采用如下技術方案:
一種快速有效比較電池自放電率大小的方法，包括以下步驟:
1)、在電池正常充滿電的狀態下，繼續對電池進行恒壓限流充電，直至充電電流降至極低狀態或長時間在某一電流值上下跳動時停止充電，其中，所述極低狀態為充電電流小于等于0.001C，所述長時間為大于等于I小時；
2)、將經過步驟1處理的電池進行擱置，擱置時間小于等于7天；
3)、擱置結束后，測定電池的開路電壓；
4)、將步驟3)測得的開路電壓與標準值進行比較，開路電壓低于標準值的判定為自放電異常，開路電壓高于標準值的判定為自放電正常。更進一步的，步驟2)中所述擱置時間為5天。有益效果:本發明是對傳統方法的改進，通過縮小充電截止電流與正常電池自放電電流間的差異，使得 當充電停止后電池自放電成為導致電池電壓下降的主要因素，增強電壓降與自放電間的匹配關系，從而判斷比較電池間自放電差異。本發明的快速有效比較電池自放電率大小的方法相對傳統方法，對電池自放電率挑選的有效性有顯著提高，而且本方法適用于規模化挑選，挑選效率更高，更有效。
圖1為電池簡化等效電路 圖2為按傳統擱置電壓法測定的電池擱置電壓與其擱置后容量損失率之間對應關系
圖3為采用本發明的快速有效比較電池自放電率大小的方法測定的電池擱置電壓與其擱置后容量損失率之間對應關系圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。請參閱圖1、圖2和圖3所示，本發明的快速有效比較電池自放電率大小的方法，包括以下步驟:
I)、在電池正常充滿電的狀態下，繼續對電池進行恒壓限流充電，直至充電電流降至極低狀態或長時間在某一電流值上下跳動時停止充電，其中，極低狀態為充電電流小于等于0.001C,長時間為大于等于I小時；2)、將經過步驟I)處理的電池進行擱置，擱置時間小于等于7天；規模化挑選時，將所有經過步驟I)處理的電池放在相同的環境下，進行擱置；
3)、擱置結束后，測定電池的開路電壓；
4)、將步驟3)測得的開路電壓與標準值進行比較，開路電壓低于標準值的判定為自放電異常，開路電壓高于標準值的判定為自放電正常。其中，標準值可通過實驗給出，此標準值適用于相同配方相同工藝同一廠家生產的電池。
在研究電池的性能時，一般可將電池簡單等效成如圖1所示的電容與電阻的電路圖。電池自放電可看成是電容對與其并聯的電阻放電造成的。當停止充電后，電池的電壓隨之下降。但此時電池電壓的下降一方面是由自放電造成的，另一方面則是由于當停止充電后電池極化的逐漸消失引起的電壓回落。以磷酸鐵鋰電池為例，其自放電電流一般小于
0.0001C，而傳統充電時的充電截止電流一般不低0.01C,當停止充電時，由極化引起的電壓回落將遠遠大于由自放電引起的電壓下降，后者被前者完全淹沒，因此除非自放電特別異常，否則很難發現因自放電而造成的電壓差異，這點已被圖2所證實。本發明是對傳統方法的改進，通過縮小充電截止電流與正常電池自放電電流間的差異，使得當充電停止后電池自放電成為導致電池電壓下降的主要因素，增強電壓降與自放電間的匹配關系，從而判斷比較電池間自放電差異。為了對比傳統方法與本發明的實際效果，選取20只3.2V10Ah電池進行測試，正常滿電充電過程為:以0.2C恒流充電至3.65V后，轉恒壓充電，當充電電流達到0.0lC時充電結束。圖2中的擱置電壓是按傳統方式測得，圖3中的擱置電壓則為本發明測定，即在正常充滿電后繼續以恒壓充電至電流小于0.001C、限時10小時隨后擱置，擱置時間均為5天。在兩種方法對電池的擱置電壓測定完畢后，按正常充電方式對實驗電池充滿電，然后長時間擱置(擱置一年)，最后進行放電，測定擱置一年后的電池剩余容量，與擱置前的容量進行對比，計算出容量損失率，再將各實驗電池的容量損失率與兩種方法測得的對應電池擱置電壓進行比較，分別得到圖2和圖3。從兩圖的對比中可以看出，本發明測得的20只電池的擱置電壓差異(37mV)相對傳統方法測得的電壓差異(9mV)明顯，且對所做的實驗電池，當擱置電壓低于3420mV時，其自放電容量損失率基本均高于6%，而傳統方法測定的擱置電壓，除容量損失率最大的電池其對應擱置電壓較低外，其它電池與其容量損失率均無對應明顯規律。本發明相對傳統方法，對電池自放電率挑選的有效性有顯著提聞。本發明的快速有效比較電池自放電率大小的方法相對傳統方法，對電池自放電率挑選的有效性有顯著提高，而且本方法適用于規模化挑選，挑選效率更高，更有效。
權利要求
1.一種快速有效比較電池自放電率大小的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、在電池正常充滿電的狀態下，繼續對電池進行恒壓限流充電，直至充電電流降至極低狀態或長時間在某一電流值上下跳動時停止充電，其中，所述極低狀態為充電電流小于等于0.001C，所述長時間為大于等于I小時； 2)、將經過步驟I)處理的電池進行擱置，擱置時間小于等于7天； 3)、擱置結束后，測定電池的開路電壓； 4)、將步驟3)測得的開路電壓與標準值進行比較，開路電壓低于標準值的判定為自放電異常，開路電壓高于標準值的判定為自放電正常。
2.如權利要求1所述的快速有效比較電池自放電率大小的方法，其特征在于，步驟2)中所述擱置 時間為5天。
全文摘要
本發明公開了一種快速有效比較電池自放電率大小的方法，包括以下步驟1)、在電池正常充滿電的狀態下，繼續對電池進行恒壓限流充電，直至充電電流降至極低狀態或長時間在某一電流值上下跳動時停止充電，其中，極低狀態為充電電流小于等于0.001C，長時間為大于等于1小時；2)、將經過步驟1)處理的電池進行擱置，擱置時間小于等于7天；3)、擱置結束后，測定電池的開路電壓；4)、將步驟3)測得的開路電壓與標準值進行比較，開路電壓低于標準值的判定為自放電異常，開路電壓高于標準值的判定為自放電正常。本發明的快速有效比較電池自放電率大小的方法相對傳統方法，對電池自放電率挑選的有效性有顯著提高，而且本方法適用于規模化挑選，挑選效率更高，更有效。
文檔編號G01R31/36GK103235267SQ201310112268
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月2日 優先權日2013年4月2日
發明者孫慶, 沙樹勇, 吳戰宇, 肖巍, 周壽斌, 黃毅, 魏迪, 李超 申請人:江蘇華富儲能新技術股份有限公司