一种修复退役锂离子电池性能的方法技术

一种修复退役锂离子电池性能的方法，涉及电池性能修复方法技术领域，首先，在常温环境下将退役单体电池放电至下限电压状态；然后在25‑60℃温度下，将退役单体电池从下限电压状态恒流恒压充电至上限电压状态；最后在25‑60℃温度下，将退役单体电池从上限电压状态恒流放电至下限电压状态；重复上述充电和放电过程2～5次。采用本发明专利技术的方法，修复后的电池放电容量比修复前提升20％以上，提高了退役锂离子电池的性能，延长了退役电池的使用寿命。

A Method for Repairing the Performance of Retired Lithium Ion Batteries

【技术实现步骤摘要】
一种修复退役锂离子电池性能的方法
本专利技术涉及电池性能修复方法
，具体涉及一种修复退役锂离子电池性能的方法。
技术介绍
近年来，随着电动汽车产业飞速发展，动力电池产业也在积极扩张，扩张的背后也带来了日益凸显的问题——退役的动力电池怎么回收再利用？锂离子电池技术目前已成为电动汽车系统中的关键技术之一，在动力锂离子电池的使用过程中，电池使用寿命和成本是制约电动汽车发展的两个关键因素。2016年中国电动汽车销量达51.7万辆，2017年市场销量预计大约70万辆，按照动力电池5年的使用年限计算，据中国汽车技术研究中心预测，到2020年，中国汽车动力电池累计退役量将达到32.2万吨的规模，随着新能源汽车的推广和时间推移，动力电池退役回收压力也会越来越大。现有的锂离子电池修复方法通常会导致旧电池被破坏的负极表面SEI(SolidElectrolyteInterface)膜修复的不够均匀、致密，因此电池的循环寿命和使用性能改善的效果不够好。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种修复退役锂离子电池性能的方法，以提高退役锂离子电池的性能，延长电池使用寿命。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种修复退役锂离子电池性能的方法，包括如下步骤：(1)、在常温环境下，将退役单体电池放电至下限电压状态；(2)、在25-60℃温度下，将退役单体电池从下限电压状态恒流恒压充电至上限电压状态；(3)、在25-60℃温度下，将退役单体电池从上限电压状态恒流放电至下限电压状态；(4)、重复上述步骤(2)～(3)，循环2-5次。进一步地，步骤(1)中，所述放电过程的放电电流为0.1-1.0C。步骤(2)中，所述充电过程中，充电电流为0.1-0.5C。步骤(3)中，所述放电过程中，放电电流为0.1-0.5C。步骤(2)中，所述充电过程的截止电流为0.02C。步骤(2)中，所述充电过程的充电时间为200-800分钟。所述退役单体电池为磷酸铁锂电池。所述磷酸铁锂电池的下限电压为2.0V，上限电压为3.6V。所述退役单体电池为锂镍钴锰氧电池。所述锂镍钴锰氧电池的下限电压为2.75V，上限电压为4.2V。有益效果：本专利技术在恒定的高温环境下对退役动力锂离子电池进行性能修复，使得旧电池负极表面SEI膜修复得更致密，修复后的电池一致性好；采用小电流充放电循环数次，使得旧电池负极表面SEI膜修复得更均匀、更稳定，修复后的电池一致性好。当动力锂离子电池使用后容量衰减至初始容量的70％以下时需退役下来，采用本专利技术的修复方法，修复后的电池放电容量比修复前提升20％以上。对修复后的电池按同样的要求装车循环使用，当容量衰减至80％时循环次数在1000次以上，按照一天充放电1次计算，还能继续使用2年以上。采用本专利技术的方法修复后的电池容量和循环性能得到了有效提升，能够有效延长退役电池使用寿命，具有重要的实际应用价值。本专利技术的电池修复方法工艺过程简单、操作方便。附图说明图1：样品B在45℃下用0.2C修复前后容量对比图；图2：样品F在45℃下用0.2C修复前后容量对比图；图3：样品L在45℃下用0.2C修复前后容量对比图；图4：实施例2中样品B修复前后循环容量比率变化趋势比较图；图5：实施例7中样品F修复前后恒流充电曲线比较图。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域所属技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下表中3家公司退役的动力锂离子电池作为样品，样品编号分别为：B、F、L，采用本专利技术的工艺方法对其进行修复试验。充放电测试设备为深圳市恒翼能科技有限公司生产的ECT05100A能量回馈型电池检测设备D。修复方法及操作步骤如下：P1：在常温环境下，将退役的单体动力电池用检测设备D以0.5C恒流放电至下限电压状态，记录放电容量C0；磷酸铁锂电池的下限电压为2.0V，三元电池(即锂镍钴锰氧电池)的下限电压为2.75V。P2：在25-60℃温度下，将做完P1的电池从下限电压状态恒流恒压充电至上限电压状态；充电时间为200-800分钟，充电电流为0.1-0.5C，磷酸铁锂电池的上限电压为3.6V，三元电池的上限电压为4.2V，恒压充电截止电流为0.02C。P3：在25-60℃温度下，将做完P2的电池从上限电压状态恒流放电至下限电压状态；放电电流为0.1-0.5C，磷酸铁锂电池的下限电压为2.0V，三元电池的下限电压为2.75V。P4：重复步骤P2和P3，循环3次，修复完成。P5：在常温环境下，将修复完成后的电池以0.5C恒流恒压充电至上限电压，截止电流0.02C，然后以0.5C恒流放电至下限电压。记录放电容量C1。样品编号包装壳及形态额定容量C(Ah)正极活性材料B方形铝壳140LiFePO4F软包装42LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2L圆柱钢壳2.6LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2实施例1-6和对比例1-3：样品B按照上述步骤进行修复。其中，P2和P3步骤按照如下表1不同工艺条件设置进行修复，各种条件下修复前后容量结果如表1所示。表1：样品B在25-60℃下用0.1C-0.5C充放电电流修复前后容量提升情况由上表可知，45℃下0.1C电流充放电修复容量相对效果最佳，但是0.1C电流充放电时间太长，导致生产效率低下，并且0.1C电流充放电修复容量比0.2C修复容量提升并不明显。结合生产效率、能耗以及容量修复效果来考虑，本专利技术实施的工艺最优条件定为：45℃下0.2C电流充放电。下面实施例7和8都按此条件来操作。实施例中样品B在45℃下用0.2C修复前后容量对比见图1。以0.5C(70A)电流对实施例2修复前和修复后的电池进行常温充放电循环1000次，循环容量比率变化趋势对比见图4。实施例7：样品F经过使用后，将电池以21A恒流放电至2.75V，电池容量C0衰减至29Ah，是初始额定容量C(42Ah)的69.0％。然后，在恒定的45℃老化房中，电池以8.4A(0.2C)恒流恒压充电500分钟，截止电流为0.84A，充电上限电压为4.2V；接着，在同样温度的老化房中，以8.4A(0.2C)恒流放电至2.75V；如此重复，充放循环3次，修复完成。在常温环境下，将修复完成后的电池以21A恒流恒压充电至4.2V，截止电流0.84A，然后以21A恒流放电至2.75V。电池放电容量C1为39Ah，修复后容量C1恢复至初始额定容量C的92.9％，提升了23.9％。修复前后放电容量对比见图2。样品F修复前和修复后都以0.5C恒流充电至上限电压，恒流充电曲线对比如图5，可以看出，修复后电池的电压上升更缓慢。通过恒流充电可以充入更多的电量，这说明通过高温修复后更多的锂离子可以进行嵌入和脱出。实施例8：样品L经过使用后，将电池以1.3A恒流放电至2.75V，电池容量C0衰减至1.8Ah，是初始额定容量C(2.6Ah)的69.2％。然后，在恒定的45℃老化房中，电池以0.52A(0.2C)恒流恒压充电500分钟，截止电流为0.052A，充电上限电压为4.2V；接着，在同样温度的老化房中，以0.52A(0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种修复退役锂离子电池性能的方法，其特征在于：包括如下步骤：在常温环境下，将退役单体电池放电至下限电压状态；在25‑60℃温度下，将退役单体电池从下限电压状态恒流恒压充电至上限电压状态；在25‑60℃温度下，将退役单体电池从上限电压状态恒流放电至下限电压状态。

【技术特征摘要】
1.一种修复退役锂离子电池性能的方法，其特征在于：包括如下步骤：在常温环境下，将退役单体电池放电至下限电压状态；在25-60℃温度下，将退役单体电池从下限电压状态恒流恒压充电至上限电压状态；在25-60℃温度下，将退役单体电池从上限电压状态恒流放电至下限电压状态。2.如权利要求1所述的一种修复退役锂离子电池性能的方法，其特征在于：所述常温环境下将退役单体电池放电至下限电压状态过程中，放电电流为0.1-1.0C。3.如权利要求1所述的一种修复退役锂离子电池性能的方法，其特征在于：所述25-60℃温度下的充电过程中，充电电流为0.1-0.5C。4.如权利要求1所述的一种修复退役锂离子电池性能的方法，其特征在于：所述25-60℃温度下的放电过程中，放电电流为0.1-0.5C。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晨露，刘航，刘卫强，吴晓凤，李昌坤，罗勇，黄玲，张涵，
申请(专利权)人：深圳市普兰德储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44