一种二次电池的分选方法技术

本发明专利技术涉及一种二次电池的分选方法，所述方法包括：选取待分选电池对应的特征荷电状态；采集所述待分选电池的电化学交流阻抗谱；提取所述待分选电池的二维特征参数；确定用于组合成一个电池组的电池单体。该方法根据二次电池从充电平台到充电截止电压这一部分的电池内部特征，从本质上分选出的电池比常规分选方法选出的电池一致性更好，并提高电池组的整体性能，延长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，所述方法包括：选取待分选电池对应的特征荷电状态；采集所述待分选电池的电化学交流阻抗谱；提取所述待分选电池的二维特征参数；确定用于组合成一个电池组的电池单体。该方法根据二次电池从充电平台到充电截止电压这一部分的电池内部特征，从本质上分选出的电池比常规分选方法选出的电池一致性更好，并提高电池组的整体性能，延长使用寿命。【专利说明】
:本专利技术涉及一种电池分选方法，更具体涉及。
技术介绍
:二次电池用于储能技术，限于电池单体的容量、电压、能量/功率有限等原因，必须通过串并联成组之后，才能达到储能应用的电压等级、能量/功率等级的要求。成组电池的数量与单体的规格、储能应用的具体要求直接相关，而电池成组之后的整体性能不等于单体电池性能的简单加和，由于电池单体之间的一致性差异导致电池成组之后出现“木桶效应”，电池成组后的整体性能受制于性能最差的电池单体，尤其是使用寿命更是明显低于电池单体的使用寿命，这种情况使二次电池的储能应用效果大打折扣，既限制了电池性能的发挥，又提高了使用成本。针对这种情况，出现了二次电池的分选技术，即在二次电池成组之前，通过技术手段从众多电池中筛选出一致性接近的电池单体，排除差异较大的电池单体，降低“木桶效应”的不良影响，通过分选技术筛选电池再进行成组集成，提高电池组的整体性能，并延长使用寿命。然而，目前的传统分选技术大多是以电池单体的容量、电压、内阻等外特性参数为指标进行筛选，其特点是筛选时间短，效率高，可迅速完成分选，其缺点是以这些外特性参数为指标筛选出的电池单体往往是只能保证这些指标的一致性，无法反映出电池内部特征的一致性，而且随着电池制造商质量管理、技术水平的提高，这些外特性参数在出厂阶段基本上就非常接近了，常规分选方法在“分辨率”上难以有效区分电池单体之间的微小差异，在这样情况下这种常规分选技术就已经失去了意义。成组的电池单体的一致性，其外部表现是容量、电压、内阻这些外特性参数，其内在根本在于电池内部的一致性。电池成组之后，“木桶效应”主要体现在电池组充电末期，个别电池单体首先达到充电截止电压，而其他电池单体电压较低，长此循环下去，造成个别电池长期过充，其他电池长期为充满的现象，这样进一步加速了电池组内单体之间的差异。在电池组充电末期，二次电池的电压会从充电电压平台迅速上升，然后达到充电截止电压，在这个过程中电池内部出现明显的浓差极化现象，载流子在电池内部的扩散阻力增大，同时因电池极片表面双电层效应的存在，还会表现出一定的电容效应。本申请就是通过对二次电池充电电压从充电平台上升到充电截止电压这一阶段的电池内载流子扩散行为和电容弥散效应的一致性来进行二次电池的分选。
技术实现思路
:本专利技术的目的是提供，该方法提高电池组的整体性能，并延长使用寿命。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:，所述方法包括以下步骤:( I)选取待分选电池对应的特征荷电状态；(2)采集所述待分选电池的电化学交流阻抗谱；(3)提取所述待分选电池的二维特征参数；(4)确定用于组合成一个电池组的电池单体。本专利技术提供的，所述步骤(I)中通过待分选电池的充电曲线中的最大曲率值所对应的点确定特征荷电状态。本专利技术提供的，若所述最大曲率值为两个以上，选择最接近所述充电曲线中截止电压所对应的点的最大曲率值。本专利技术提供的另一优选的，所述充电曲线为在充放电倍率I倍率以下，对所述待分选电池的单体进行三次完整的充放电循环的最后一次充电曲线。本专利技术提供的再一优选的，通过数值分析确定所述最后一次充电曲线的曲率函数；将所述曲线视为自变量时间与因变量电压的函数关系式。本专利技术提供的又一优选的，所述函数关系式通过所述最后一次充电曲线进行非线性数值拟合确定，从而确定其曲率函数。本专利技术提供的又一优选的，其特征在于:所述曲率函数通过式(I)确定:K (t) = I d2V (t) /dt21 / (1+ (dv (t) /dt)2)3/2 (I)式中，V、t分别为所述最后一次充电曲线中的电压和时间；对所述最后一次充电曲线进行二次求导；确定一阶导数(t，dV(t)/dt)前，先通过对所述最后一次充电曲线的进行平滑处理并去除其数据中的杂点和异常离散点，对所述一阶导数(t，dV(t)/dt)曲线进行平滑处理并去除一次求导过程中新产生的杂点和异常离散点得到式(I)中的dV(t)/dt ;对所述式(l)dV(t)/dt再次一次求导得到二阶导数(t，d2V(t)/dt2)，对所述二阶导数(t，d2V(t)/dt2)曲线再进行平滑处理并去除二次求导过程中新产生的杂点和异常离散点得到式(I)中的d2V(t)/dt2。本专利技术提供的又一优选的，所述步骤(2)中将待分选的电池处于特征荷电状态，搁置6 —12小时；再进行所受待分选电池的电化学交流阻抗测试。本专利技术提供的又一优选的，所述交流阻抗谱频率范围在0.0lHz—0.1Hz，其幅度在5mV — IOmV以内采集。本专利技术提供的又一优选的，所述步骤(3)中选取所述交流阻抗谱频率范围在0.0lHz — 0.1Hz内的阻抗谱，通过最小二乘法进行线性拟合，得到所述线性部分的函数关系式式(2):Zlm = k.ZEe+b (2)其中，ZEe为阻抗Z的实部，Zlffl为阻抗Z的虚部，b为此线性部分在交流阻抗谱中实轴的截距，其值包含二次电池的欧姆电阻、电化学反应电阻和扩散电阻信息；斜率k值反映了 二次电池电容弥散效应的信息。本专利技术提供的又一优选的，所述步骤(4)中通过提取η个所述待分选电池的二维特征参数k和b确定用于组合成一个电池组的电池单体。本专利技术提供的又一优选的，将所述二维特征参数反映在二维空间中，根据待成组的电池单体数目m，从二维空间中求解出m个最接近的点，这m个点对应各自的电池单体，即是分选出的可用于组合成一个电池组的电池单体。和最接近的现有技术比，本专利技术提供技术方案具有以下优异效果1、本专利技术的技术方案根据二次电池从充电平台到充电截止电压这一部分的电池内部特征，从本质上分选出的电池比常规分选方法选出的电池一致性更好；2、本专利技术的技术方案是以电池内部载流子扩散行为与电容效应的差异来进行电池的分选，从“分辨率”上能够更明显地区分出电池总体样本之间的差异程度；3、本专利技术的技术方案利用电化学交流阻抗谱技术，通过低频线性部分的求解提取二维特征参数，避免了等效电路的设计与拟合，既缩短了时间，又避免了等效电路解析引起的不确定性问题；4、本专利技术的技术方案把电池分选面临的一致性问题转化为二维空间最接近点对求解问题，使电池的分选更合理、直观；5、本专利技术的方法提高电池组的整体性能，并延长使用寿命。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术方法的流程图；图2为本专利技术电池分选的磷酸铁锂电池0.3C充电曲线示意图；图3为本专利技术电池分选的钛酸锂电池0.5C充电曲线示意图；图4为本专利技术中二维特征参数提取示意图；图5为本专利技术中二维空间中的离散点对示意图；图6为本专利技术中二维空间最接近点对求解示意图。【具体实施方式】下面结合实施例对专利技术作进一步的详细说明。实施例1:如图1-6所示，本例的专利技术，所述方法包括以下步骤:( I)待分选电池对应的特征荷电状态的选取；对待分选的二次电池单体进行三次完整的充放电循环，在充电曲线中选择升压曲线这一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池的分选方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（1）选取待分选电池对应的特征荷电状态；（2）采集所述待分选电池的电化学交流阻抗谱；（3）提取所述待分选电池的二维特征参数；（4）确定用于组合成一个电池组的电池单体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，杨凯，李大贺，刘皓，胡晨，王丽娜，惠东，来小康，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：