[发明专利]用于预测三元锂电池剩余的生命周期的方法

说明书

技术领域

本发明属于蓄电池领域，更具体地，本发明涉及一种用于预测三元锂电池剩余的生命周期的方法。

背景技术

新能源动力汽车在国家层面的战略推动下迅速发展，随之产生的废旧动力电池也将从2018年后开始快速增长。为了延长新能源汽车的续航里程，对动力电池的能力密度要求越来越高，三元锂电池在动力电池中的比重也越来越高。由于动力电池性能下降到80%时，就达到了新能源汽车动力电池报废标准，如果直接将这些电池进行拆解处理，将会造成资源的极大浪费。因此，国家大力倡导对废旧动力电池实现梯次利用，提高电池全生命周期使用价值。即将废旧动力电池组拆包，对模块进行测试筛选再组装，梯次利用到储能或相关的供电基站以及路灯、低速交通工具等领域。

但目前业内很少将回收的废旧动力电池用于梯次利用。一方面，由于动力电池规格标准不统一，报废时的状态差别加大，回收再利用难度大。另一方面，由于无法准确预测废旧动力电池的剩余生命周期，电池梯次利用后的安全责任和售后维护归属不明，也是阻碍动力电池大规模梯次利用的重要原因。因此，实现动力电池的梯次利用，迫切需要开展动力电池生命周期预测技术，并能够对电池剩余使用价值做出准确的判断。

目前锂离子电池循环寿命的预测方法主要有两类：第一类是基于经验的直接预测法，利用电池使用中的经验知识，依据某些统计规律给出电池寿命的粗略统计，主要包括循环周期数法、安时法与加权安时法及面向事件的老化累计法。第二类是基于性能的间接预测方法，包括两个过程：一是退化状态识别，即根据电池已知运行状态信息、历史信息及状态监测信息估计电池的性能状态退化；二是性能预测，采用一定算法预测性能状态演化趋势。上述两类方法，均属于非破坏性的评价方法，只能粗略的预测电池的剩余价值，不能满足梯次利用对废旧动力电池剩余寿命精确预测的需求。

由于三元锂电池的能量密度高，即便从新能源汽车上退役后，仍然具有较高的使用价值。但目前缺乏一种对报废的三元锂动力电池剩余生命周期准确的预测方法，全方位多角度的评价电池性能的衰减程度，从而为废旧三元锂动力电池梯次利用提供依据。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种用于预测三元锂电池剩余的生命周期的方法，综合三元锂电池的电性能测试、电池组分的材料学检测及分析化学检测等手段，对废旧三元锂电池进行检测分析，并比照标准数据库，对三元锂电池的剩余寿命进行判断，以获得更为准确的预测结果。

本发明的技术方案为：一种用于预测三元锂电池剩余的生命周期的方法，包括如下步骤：

（1）对某种型号规格的三元锂电池，在进行指定次数的循环后，进行电性能检测；

（2）对步骤（1）中经过电性能检测的电池，进行拆解，获得电池的正极材料、负极材料、隔膜和电解液中的一种或多种；

（3）对步骤（2）中获得的正极材料、负极材料、隔膜和电解液中的一种或多种进行材料学检测和/或分析化学检测；

（4）建立该型号规格的三元锂动力电池电性能指标与循环次数之间的对应关系的标准数据库、材料学指标和/或分析化学指标参数与循环次数之间对应关系的标准数据库；

（5）取该型号规格的待测锂动力电池，进行电性能检测，然后进行拆解，获得三元锂动力电池的正极材料、负极材料、隔膜和电解液中的一种或多种；

（6）对步骤（5）中获得的正极材料、负极材料、隔膜和电解液中的一种或多种进行材料学和/或分析化学检测，获得材料学指标和/或分析化学指标参数；

（7）将步骤（6）中获得的材料学指标和/或分析化学指标参数与步骤（4）中建立的标准数据库进行比对，判断待测三元锂动力电池已经使用的循环次数，预估剩余的循环次数；

其中，所述三元锂电池的正极材料包括镍钴锰材料、镍钴铝材料中一种或两种，所述三元锂电池的负极材料为碳负极材料或硅基负极材料。

本发明中，一次循环均指一次完整的充放电循环。选择需要回收的某种型号规格的三元锂电池，在指定的循环次数之后，进行电性能的检测。并建立电性能随循环次数对应关系数据库。某种型号规格的电池是指待回收的特定型号的电池。步骤（1）、（2）中，为了获得不同循环次数后的电池的电学性能以及材料学、化学性能，可以选用同一批次的多个电池来进行检测和拆解。进一步地，选择同一批次的新电池。

优选地，步骤（1）中三元锂电池进行指定次数的循环过程是在指定条件下进行的。所述的特定条件是指在特定的温度、压力、辐射等环境条件下进行的。