鉴定电池质量的电化学方法技术

一种用于在电池形成期间鉴定电池质量的方法包括：在对多个电池进行初始电池形成充电之后开始寿命循环；收集和预处理在寿命循环开始期间由多个电池中的一个生成的放电数据集；从放电数据集计算统计方差，以确定满足目标电池使用时间的估计概率；以及预测多个电池的寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
鉴定电池质量的电化学方法


[0001]本公开涉及电池的制造。

技术介绍

[0002]用于制造汽车电池组电池的电池生产方法和工艺通常包括数个测试和保持步骤或做法。这些包括在电池形成期间进行的第一做法，该做法定义了放电容量检查，以确定电池是否提供了预定的安培小时(Ah)容量。测量的Ah容量必须符合或超过规定值。未通过第一做法或步骤的电池通常被搁置一边或丢弃。
[0003]第二做法是将单个电池放置在库存中至少7
‑
10天，最多几个月，并在此期间进行电池开路电压监测。在库存保持期间监测电池开路电压以确定电池是否发生“电压下降”，“电压下降”定义为开路电压随时间逐渐降低。将显示为电压下降超过预定值或预定率的电池识别为缺陷。将缺陷电池从电池库存中取出并通常丢弃。将所有正在生产的电池临时保存电量7
‑
10天或更长的时间所需的电池存储容量，以及对电池电压进行监测并保存测量结果所造成的成本给电池带来了不良成本和延迟，因此，也给电池组的制造带来了不良成本和延迟。此外，电池生产中的上述第一做法和第二做法提供的诊断或预诊断能力非常有限，难以确定电池是否发生缺陷或需要经过相当长的时间才能确定电池是高等质量、中等质量还是低等质量。
[0004]上述工艺生产的电池报废率极高，且不提供电池质量的早期制造测试。此外，库存保留时间太长，且无法通过在工艺早期进行品质保证来缩短时间。电池加速寿命循环试验是老化和循环试验，用于确定特定批次的候选电池是否满足基于100至300次充电和放电循环的耐久性要求，是否在耗时形成协议期间由于未结合质量控制(QC)检查而被延迟。
[0005]因此，虽然当前的电池制造方法实现了它们的预期目的，但汽车电池组的生产仍需要一种新的且改进的系统和方法用于生产和测试电池。

技术实现思路

[0006]根据几个方面，一种用于在电池形成期间鉴定电池质量的方法包括：在对多个电池进行初始电池形成充电之后开始寿命循环；收集和预处理在寿命循环开始期间由多个电池中的一个生成的放电数据集；从充电和/或放电数据集计算统计方差，以确定满足目标电池使用时间的估计概率；以及预测多个电池的寿命。
[0007]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括基于统计方差将多个电池分为短循环寿命组、中循环寿命组和长循环寿命组。
[0008]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括应用峰值检测来确定形成电荷的电压导数的峰值位置和幅度，以及寿命开始充电和放电数据曲线，定义为dQ/dV曲线。
[0009]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括确定高于预定阈值的湿度是否会因为乙烯产量减少而使dQ/dV曲线上的峰值被抑制或错位。
[0010]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括将电池的充电/放电曲线的dQ/dV的多
种形状特征与已知的电池长、中和短寿命组相关联，以预测电池的预期寿命。
[0011]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括定义寿命循环操作开始时的循环，包括：通过将电池电压增加到约4.2V为多个电池中的一个充电；以及对多个电池中的一个放电以将电池电压从约4.2降低到约2.7V。
[0012]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括对每个电池开始长达10个周期的寿命循环操作。
[0013]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括计算从寿命循环开始时的第一循环到最多10个后续循环之间的给定电荷电平下的电压统计方差。
[0014]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括将充电/放电曲线转换为一组包括统计方差、平均电池充电和放电值、形状参数在内的特征，形状参数包括电池充电和放电值的偏差，电池充电和放电值包括从合适的统计分布(包括高斯分布)进行左或右倾斜产生的值，这些值根据第一循环到最多第十循环中的至少两个循环的电压或容量之间的差异计算而得。
[0015]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括应用预定阈值，其中统计方差中的单个方差或高于预定阈值的方差定义了多个电池中不合规格的电池。
[0016]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括为具有阴极化学成分的多个电池构建电池阴极，该阴极化学成分限定为LiNi
x
Mn
y
Co
z
O2(NMC622x≥0.6,y≤0.2,z≤0.2)、LiMn
a
Fe
(1
‑
a)
PO4(LMFP,a>0)和LiMn2O4(LMO)或其组合之一。
[0017]根据几个方面，一种在电池形成期间鉴定电池质量的方法包括：对多个电池进行初始电池形成充电；收集和预处理在形成充电期间由多个电池中的一个生成的形成充电数据集；平滑形成充电数据集以去除噪音；确定多个电池的电池容量(Q)相对于电池形成电压(V)的导数dQ/dV；以及对通过确定导数而得到的数据曲线的峰值位置进行峰值拟合。
[0018]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括将因数关联，这些因数包括单个电池电压、电池容量和添加到电池中的电解质的多种添加剂中的单个添加剂的条件。
[0019]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括在电池形成充电期间应用数据曲线的不同峰值位置来确定多个电池中的单个电池的多种条件中的不同条件。
[0020]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括确定在多个电池中的单个电池形成期间发生的初始电池充电，以及将初始电池形成电荷传导到约3.95V的电压中。
[0021]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括确定多个电池中任何电池在形成期间是否暴露于高于预定阈值的湿度中。
[0022]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括构建多个容器，在短循环寿命组、中循环寿命组和长循环寿命组之间区分接收多个电池中的一个电池的条件的单个容器。
[0023]在本公开的另一方面中，该方法进一步包括使用三次样条或其他合适的插值技术来拟合每条放电电压曲线，以获得一组特定容量或充电状态下的电压值，且电压值采用一组在0至1A
‑
hr之间增量为4mA
‑
h产生的容量值(Q
i
)(最多250步)；对容量和电压数据进行插值，并在每个Q增量处计算电池电压；对容量进行均匀采样，并在特定Q
i
值下比较相邻循环的电压；对于每个容量Q
i
，计算第二电压曲线和第一电压曲线之间的差异以提供集合ξ，定义为以及确定每个集合ξ的统计方差。可替选地，第二集合ξ
’
可以以相同的方式计算，其中Q是电压的函数；ξ
’
＝{Q2(V
i
)
–
Q1(V
i
),1≤i≤250}。
[0024]根据几个方面，一种在电池形成期间鉴定电池质量的方法包括：在初始形成充电事件期间确定多个电池中的单个电池的电池形成数据；在寿命循环事件开始期间确定多个电池中的单个电池的电池放电数据，用于多个电池中的单个电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在电池形成时鉴定电池质量的方法，其包括：在对多个电池进行初始电池形成充电之后开始寿命循环；收集和预处理在寿命循环开始期间由所述多个电池中的一个生成的放电数据集；从所述放电数据集计算统计方差，以确定满足目标电池使用时间的估计概率；以及预测所述多个电池的寿命。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述统计方差将所述多个电池分为短循环寿命组、中循环寿命组和长循环寿命组。3.如权利要求2所述的方法，进一步包括确定高于预定阈值的湿度是否会因为所述多个电池中的乙烯产量减少而抑制放电数据曲线的峰值形成，并将所述统计方差与所述中循环寿命组和所述短循环寿命组中的一种之间的多个电池缩短的预测寿命相关联。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：定义寿命循环操作开始时的循环，包括：通过将电池电压增加到约4.2V为多个电池其中的一个电池充电；以及对所述其中一个电池放电以将电池电压从约4.2V降低到约2.7V。5.如权利要求4所述的方法，进一步包括仅对第一循环、第二循环和第三循环开始寿命循环操作。6.如权利要求5所述的方法，进一步包括从开始寿命循环时的所述第一循环、所述第二循环和所述第三循环计算所述统计方差。7.如权利要求5所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：