一种快速有效比较电池自放电率大小的方法

摘要

本发明公开了一种快速有效比较电池自放电率大小的方法，包括以下步骤：1）、在电池正常充满电的状态下，继续对电池进行恒压限流充电，直至充电电流降至极低状态或长时间在某一电流值上下跳动时停止充电，其中，极低状态为充电电流小于等于0.001C，长时间为大于等于1小时；2）、将经过步骤1）处理的电池进行搁置，搁置时间小于等于7天；3）、搁置结束后，测定电池的开路电压；4）、将步骤3）测得的开路电压与标准值进行比较，开路电压低于标准值的判定为自放电异常，开路电压高于标准值的判定为自放电正常。本发明的快速有效比较电池自放电率大小的方法相对传统方法，对电池自放电率挑选的有效性有显著提高，而且本方法适用于规模化挑选，挑选效率更高，更有效。

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速有效比较电池自放电率大小的方法。

背景技术

随着国家对环保的日益重视和人们环保意识的逐步增强，锂离子电池已不仅仅用于传统的数码产品中，而且也越来越广泛地应用于电动工具、电动自行车、甚至电动汽车以及大型储能设备。当锂离子电池应用于手机或相机这类数码产品时，由于是单只单独使用无需电池间的串并联，因此对电池的整体性能要求较低，只需容量及循环性能合格即可。但当应用于电动自行车、电动汽车等工作电压较高的领域时，为了达到所需电压需要多只电池进行串联。当电池串联使用时，此时单只电池即便容量循环性能合格却保证不了整体电池组的性能符合要求，还需对电池的一致性匹配，即所说的电池分选配对。在对电池进行一致性匹配时，各个厂家都有着自己的参数和匹配方法，如按曲线拟合度匹配、综合放电容量、恒流容量、中值电压、内阻等多参数进行匹配，无论何种匹配方法，对电池自放电的挑选均是不可或缺的。电池自放电的挑选为何对电池组的性能如此重要？举例说明：一个36V10Ah电动自行车用电池组是由12只3.2V10Ah磷酸铁锂电池串联而成，假设每只单体电池的出厂容量均为10Ah, 12只单体电池中有11只电池的自放电率一致，而剩下的1只比其它电池自放电率高出24mAh/天， 则当电池出厂一个月以后自放电高率的电池容量将比其它电池剩余容量减少24*30=720mAh(0.72Ah)，此时电池组整体放电容量就只有9.28Ah,容量损失率达到7.2%。若是单只电池使用，此时损失的容量可通过下一次的充电进行补充，不影响以后的放电性能；但在成组使用时，自放电率高的电池放电时其最先放完电，而此时其它电池容量仍未放完，当充电时受其它电池充电容量的限制自放电率高的电池必然不能充满，而自放电 差异是伴随着整个电池寿命周期的，如此随着时间的推移，自放电率高的电池所能充得的容量与其它电池相比越来越少，最后导致整个电池组容量不合格，因此如果没有均衡措施或是进行单只补充电，这种损失将是无法弥补的。目前，对电池自放电差异的挑选有以下几种思路：一是测定每只电池的自放电电流大小，然后按自放电电流进行匹配，这种方法是测定电池的绝对自放电率；二是依据自放电的定义来测定一段时间内的自放电容量，具体操作步骤是将电池恒流充电至设定电压，随后转恒压充电直至电流降至某一值（通常不小于0.01C）后停止充电，进行搁置，到达搁置时间（通常达到28天）后对电池进行放电，比较搁置前后电池的容量损失，从而计算出其搁置期间的自放电容量；三是测定电池的相对自放电率，此方法其充电过程同方法二，不同点在于其搁置时间更短（通常在14天以内），在搁置时间到达后测定电池的开路电压，以电池的电压降来作为判定电池相对自放电率的一个依据。目前已有利用方法一而制成的专用仪器，但其价格高，一个电池测定周期12小时以上，且一次只能测一个电池，因此此种方式即便测试结果准确，但其测试成本太高，不适用于规模化生产，目前只适用于实验用；方法二是一般锂离子电池对自放电率的标准测试方法，但其缺点是测定周期太长，方法三测试周期相对较短且可批量进行测试，也是目前多数厂家在生产中所采用的挑选方法，因此可称为挑选比较电池自放电率大小的一种传统方法，但实验证明其挑选效果不尽人意。

因此，需要一种快速有效比较电池自放电率大小的方法以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中中比较电池自放电率大小的方法的缺陷，提供一种快速有效比较电池自放电率大小的方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的快速有效比较电池自放电率大小的方法采用如下技术方案：

一种快速有效比较电池自放电率大小的方法，包括以下步骤：

1）、在电池正常充满电的状态下，继续对电池进行恒压限流充电，直至充电电流降至极低状态或长时间在某一电流值上下跳动时停止充电，其中，所述极低状态为充电电流小于等于0.001C，所述长时间为大于等于1小时；

2）、将经过步骤1）处理的电池进行搁置，搁置时间小于等于7天；

3）、搁置结束后，测定电池的开路电压；

4）、将步骤3）测得的开路电压与标准值进行比较，开路电压低于标准值的判定为自放电异常，开路电压高于标准值的判定为自放电正常。

更进一步的，步骤2）中所述搁置时间为5天。

有益效果：本发明是对传统方法的改进，通过缩小充电截止电流与正常电池自放电电流间的差异，使得当充电停止后电池自放电成为导致电池电压下降的主要因素，增强电压降与自放电间的匹配关系，从而判断比较电池间自放电差异。本发明的快速有效比较电池自放电率大小的方法相对传统方法，对电池自放电率挑选的有效性有显著提高，而且本方法适用于规模化挑选，挑选效率更高，更有效。

附图说明

图1 为电池简化等效电路图；

图2为按传统搁置电压法测定的电池搁置电压与其搁置后容量损失率之间对应关系图；

图3为采用本发明的快速有效比较电池自放电率大小的方法测定的电池搁置电压与其搁置后容量损失率之间对应关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

请参阅图1、图2和图3所示，本发明的快速有效比较电池自放电率大小的方法，包括以下步骤：

1）、在电池正常充满电的状态下，继续对电池进行恒压限流充电，直至充电电流降至极低状态或长时间在某一电流值上下跳动时停止充电，其中，极低状态为充电电流小于等于0.001C，长时间为大于等于1小时；

2）、将经过步骤1）处理的电池进行搁置，搁置时间小于等于7天；规模化挑选时，将所有经过步骤1）处理的电池放在相同的环境下，进行搁置；

3）、搁置结束后，测定电池的开路电压；

4）、将步骤3）测得的开路电压与标准值进行比较，开路电压低于标准值的判定为自放电异常，开路电压高于标准值的判定为自放电正常。其中，标准值可通过实验给出，此标准值适用于相同配方相同工艺同一厂家生产的电池。

在研究电池的性能时，一般可将电池简单等效成如图1所示的电容与电阻的电路图。电池自放电可看成是电容对与其并联的电阻放电造成的。当停止充电后，电池的电压随之下降。但此时电池电压的下降一方面是由自放电造成的，另一方面则是由于当停止充电后电池极化的逐渐消失引起的电压回落。以磷酸铁锂电池为例，其自放电电流一般小于0.0001C，而传统充电时的充电截止电流一般不低0.01C，当停止充电时，由极化引起的电压回落将远远大于由自放电引起的电压下降，后者被前者完全淹没，因此除非自放电特别异常，否则很难发现因自放电而造成的电压差异，这点已被图2所证实。本发明是对传统方法的改进，通过缩小充电截止电流与正常电池自放电电流间的差异，使得当充电停止后电池自放电成为导致电池电压下降的主要因素，增强电压降与自放电间的匹配关系，从而判断比较电池间自放电差异。为了对比传统方法与本发明的实际效果，选取20只3.2V10Ah电池进行测试，正常满电充电过程为：以0.2C恒流充电至3.65V后，转恒压充电，当充电电流达到0.01C时充电结束。图2中的搁置电压是按传统方式测得，图3中的搁置电压则为本发明测定，即在正常充满电后继续以恒压充电至电流小于0.001C、限时10小时随后搁置，搁置时间均为5天。在两种方法对电池的搁置电压测定完毕后，按正常充电方式对实验电池充满电，然后长时间搁置（搁置一年），最后进行放电，测定搁置一年后的电池剩余容量，与搁置前的容量进行对比，计算出容量损失率，再将各实验电池的容量损失率与两种方法测得的对应电池搁置电压进行比较，分别得到图2和图3。从两图的对比中可以看出，本发明测得的20只电池的搁置电压差异（37mV）相对传统方法测得的电压差异（9mV）明显，且对所做的实验电池，当搁置电压低于3420mV时，其自放电容量损失率基本均高于6%，而传统方法测定的搁置电压，除容量损失率最大的电池其对应搁置电压较低外，其它电池与其容量损失率均无对应明显规律。本发明相对传统方法，对电池自放电率挑选的有效性有显著提高。

本发明的快速有效比较电池自放电率大小的方法相对传统方法，对电池自放电率挑选的有效性有显著提高，而且本方法适用于规模化挑选，挑选效率更高，更有效。