磷酸铁锂电池的分选方法技术

本发明专利技术涉及磷酸铁锂电池的分选方法。该分选方法包括：在相同条件下对多只磷酸铁锂电池进行充放电，以获取每只磷酸铁锂电池的容量增量特征曲线；基于每只磷酸铁锂电池的容量增量特征曲线，提取每只磷酸铁锂电池的一致性特征量；对所述一致性特征量执行模糊C均值算法处理，以便获得每只磷酸铁锂电池相对聚类中心的隶属度值；根据所述隶属度值将所述多只磷酸铁锂电池分成多个组。本发明专利技术的分选方法能够实现对电池的科学、高效一致性分选。高效一致性分选。高效一致性分选。

【技术实现步骤摘要】
磷酸铁锂电池的分选方法


[0001]本专利技术涉及动力电池领域，具体地涉及磷酸铁锂电池的分选方法。

技术介绍

[0002]新能源汽车越来越普及，尤其是在全球主要国家都实行碳排放限制之后。相应地，新能源电动汽车销量逐年攀升。由于新能源电动汽车都使用动力电池，因此动力电池在服役期结束后的去向也开始成为整个储能行业关注的热点。大多数的退役动力电池仍然保持良好的综合性能，如果直接参与回收势必造成资源的极大浪费和环境压力，而将动力电池梯次应用于电网储能、通信基站、家庭备用电源等领域已是行业的共识，这会进一步发挥电池的剩余价值，产生良好的经济效益和社会效益。然而，动力电池在长期工作过程中，由于工况复杂、均衡控制不足、制造工艺差异等诸多方面的原因，使得电池单体或模组之间的不一致性逐步扩大，从而影响储能系统总体输出效果，还易触发“热失控”风险。传统的静态电池分选方法依赖大量的测试来获取容量、内阻、自放电率等参数，不仅效率低且无法有效反映电池在运行阶段的一致性保持能力。
[0003]相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中动力电池分选方法无法保证分选到同一电池组内的电池之间保持一致性的问题，本专利技术提供一种磷酸铁锂电池的分选方法，所述分选方法包括：在相同条件下对多只磷酸铁锂电池进行充放电，以获取每只磷酸铁锂电池的容量增量特征曲线；基于每只磷酸铁锂电池的容量增量特征曲线，提取每只磷酸铁锂电池的一致性特征量；对所述一致性特征量执行模糊C均值算法处理，以便获得每只磷酸铁锂电池相对聚类中心的隶属度值；根据所述隶属度值将所述多只磷酸铁锂电池分成多个组。
[0005]本专利技术的磷酸铁锂电池的分选方法首先通过在相同条件下对磷酸铁锂电池进行充放电，以获得每只磷酸铁锂电池的容量增量(以下简称“IC”) 特征曲线。IC特征曲线能够将电池输出特性与内部电化学表现联系起来，并且能够将电压平台不易观察的细微差异转变为IC特征曲线上可明显区分的特征峰。因此，从IC特征曲线可提取反映磷酸铁锂电池之间一致性的一致性特征量。这里所述的“一致性”主要是指电池老化的一致性。然后，该分选方法对上述的一致性特征量执行模糊C均值算法(简称“FCM”)处理，以便获得每只磷酸铁锂电池相对聚类中心的隶属度值。最后，根据隶属度值将多只磷酸铁锂电池分成多个组。通过上述的电池容量增量分析方法能够定量分析电池老化机制和程度，并以此作为老化一致性的判定依据，使得分到同一组内的电池老化一致性水平很高。因此，本专利技术的分选方法能够实现对电池(例如退役的电池)的科学、高效一致性分选。
[0006]在上述磷酸铁锂电池的分选方法的优选技术方案中，所述容量增量特征曲线具有反映锂离子损耗水平和电池内阻增加程度的第一特征峰和反映电池活性物质损失程度的
第二特征峰，所述一致性特征量包括第一特征峰高度值、第一特征峰对称中心电压值、第二特征峰高度值、和任意两只磷酸铁锂电池的容量增量特征曲线之间的动态时间弯曲距离。第一特征峰高度值能够代表对应电池的锂离子损耗水平；第二特征峰高度值能够代表对应电池的活性物质损失程度；第一特征峰对称中心电压值能够代表电池的电池内阻增加程度。动态时间弯曲距离则是可代表电池一致性水平的特征量，其数值越小，数值越小则电池老化程度越接近，一致性水平越高。
[0007]在上述磷酸铁锂电池的分选方法的优选技术方案中，在对所述一致性特征量执行模糊C均值算法处理之前，对所述一致性特征量执行归一化处理。归一化处理可消除量纲不同对计算结果的影响。
[0008]在上述磷酸铁锂电池的分选方法的优选技术方案中，对所述一致性特征量执行模糊C均值算法处理包括如下步骤：接收输入的所述一致性特征量；初始化对应每种一致性特征量的参数，确定聚类簇数和模糊因子；基于所述聚类簇数和模糊因子，计算聚类中心、隶属度矩阵、和目标函数；判断所述目标函数是否满足聚类迭代的终止条件；当所述目标函数满足聚类迭代的终止条件时，输出隶属度矩阵和聚类中心；并且根据所述隶属度矩阵和聚类中心，确定每只磷酸铁锂电池相对所述聚类中心的隶属度值。该模糊C均值算法为最小类内平方误差和准则的聚类算法，可方便地计算出各电池的特征向量对聚类中心的隶属度。
[0009]在上述磷酸铁锂电池的分选方法的优选技术方案中，所述磷酸铁锂电池为退役的磷酸铁锂电池。对退役的磷酸铁锂电池实现精确的一致性分选，进而保证对退役的磷酸铁锂电池的梯次利用。
[0010]在上述磷酸铁锂电池的分选方法的优选技术方案中，所述分选方法还包括：基于所述容量增量特征曲线，确定每组磷酸铁锂电池的第一特征峰的最大高度值和最小高度值、第二特征峰的最大高度值和最小高度值、第一特征峰的对称中心的最大电压值和最小电压值；基于所述第一特征峰的最大高度值和最小高度值，计算每组磷酸铁锂电池的组内锂离子损失极差系数；基于所述第二特征峰的最大高度值和最小高度值，计算每组磷酸铁锂电池的组内活性材料损失极差系数；基于所述第一特征峰的对称中心的最大电压值和最小电压值，计算组内内阻极差系数；根据所述组内锂离子损失极差系数、所述组内活性材料损失极差系数、和所述组内内阻极差系数，确定每组磷酸铁锂电池内各电池的老化一致性程度。
[0011]在上述磷酸铁锂电池的分选方法的优选技术方案中，所述组内锂离子损失极差系数采用如下公式计算：
[0012][0013]其中，ε
L
(i)为第i组磷酸铁锂电池的组内锂离子损失极差系数，i＝1～n，n 为磷酸铁锂电池被分成的组数并且大于1，P
1,max
(i)为第i组磷酸铁锂电池的第一特征峰的最大高度值，P
1,min
(i)为第i组磷酸铁锂电池的第一特征峰的最小高度值。
[0014]在上述磷酸铁锂电池的分选方法的优选技术方案中，所述组内活性材料损失极差系数采用如下公式计算：
[0015][0016]其中，ε
M(i)
为第i组磷酸铁锂电池的组内活性材料损失极差系数，i＝1～n， n为磷酸铁锂电池被分成的组数并且大于1，P
2,max
(i)为第i组磷酸铁锂电池的第二特征峰的最大高度值，P
2,min
(i)为第i组磷酸铁锂电池的第二特征峰的最小高度值。
[0017]在上述磷酸铁锂电池的分选方法的优选技术方案中，所述组内内阻极差系数采用如下公式计算:
[0018][0019]其中，ε
R(i)
为第i组磷酸铁锂电池的组内内阻极差系数，i＝1～n，n为磷酸铁锂电池被分成的组数并且大于1，U
1,max
(i)为第i组磷酸铁锂电池的第一特征峰的对称中心的最大电压值，U
1,min
(i)为第i组磷酸铁锂电池的第一特征峰的对称中心的最小电压值。
[0020]在上述磷酸铁锂电池的分选方法的优选技术方案中，在相同条件下对多只磷酸铁锂电池进行充放电包括：以0.25C的充电倍率对所述磷酸铁锂电池进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电池的分选方法，其特征在于，所述分选方法包括：在相同条件下对多只磷酸铁锂电池进行充放电，以获取每只磷酸铁锂电池的容量增量特征曲线；基于每只磷酸铁锂电池的容量增量特征曲线，提取每只磷酸铁锂电池的一致性特征量；对所述一致性特征量执行模糊C均值算法处理，以便获得每只磷酸铁锂电池相对聚类中心的隶属度值；根据所述隶属度值将所述多只磷酸铁锂电池分成多个组。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池的分选方法，其特征在于，所述容量增量特征曲线具有反映锂离子损耗水平和电池内阻增加程度的第一特征峰和反映电池活性物质损失程度的第二特征峰，所述一致性特征量包括第一特征峰高度值、第一特征峰对称中心电压值、第二特征峰高度值、和任意两只磷酸铁锂电池的容量增量特征曲线之间的动态时间弯曲距离。3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂电池的分选方法，其特征在于，在对所述一致性特征量执行模糊C均值算法处理之前，对所述一致性特征量执行归一化处理。4.根据权利要求3所述的磷酸铁锂电池的分选方法，其特征在于，对所述一致性特征量执行模糊C均值算法处理包括如下步骤：接收输入的所述一致性特征量；初始化对应每种一致性特征量的参数，确定聚类簇数和模糊因子；基于所述聚类簇数和模糊因子，计算聚类中心、隶属度矩阵、和目标函数；判断所述目标函数是否满足聚类迭代的终止条件；当所述目标函数满足聚类迭代的终止条件时，输出隶属度矩阵和聚类中心；并且根据所述隶属度矩阵和聚类中心，确定每只磷酸铁锂电池相对所述聚类中心的隶属度值。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的磷酸铁锂电池的分选方法，其特征在于，所述磷酸铁锂电池为退役的磷酸铁锂电池。6.根据权利要求1
‑
4任一项所述的磷酸铁锂电池的分选方法，其特征在于，所述分选方法还包括：基于所述容量增量特征曲线，确定每组磷酸铁锂电池的第一特征峰的最大高度值和最小高度值、第二特征峰的最大高度值和最小高度值、第一特征峰的对称中心的最大电压值和最小电压值；基于所述第一特征峰的最大高度值和最小高度值，计算每组磷酸铁锂电池的组内锂离子损失极差系...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾正建，秦志光，杨智皋，
申请(专利权)人：无锡市产品质量监督检验院，
类型：发明
国别省市：