[发明专利]一种用于预测锰酸锂电池剩余的循环次数的方法

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锰酸锂电池剩余的循环次数的方法。

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。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。

锰酸锂电池由于安全性较高，报废的锰酸锂电池仍然有较大的梯次利用使用价值。因此需要一种对报废的锰酸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，从而为废旧锰酸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锰酸锂电池剩余的循环次数的方法，综合电池的电性能测试、电池组分的材料学检测及分析化学检测等手段，对废旧锰酸锂电池进行检测分析，并比照建立的标准数据库，对锰酸锂电池的剩余的循环次数（剩余寿命）进行判断，以获得更为准确的锰酸锂电池寿命的预测结果。

本发明的技术方案如下：一种用于预测锰酸锂电池剩余的循环次数的方法，包括如下步骤：

（1）对某种型号规格的锰酸锂电池，在进行指定次数的循环后，进行电性能检测，获得锰酸锂电池的电性能参数与循环次数的对应关系；

（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）建立关于该型号规格的锰酸锂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、材料学参数和/或分析化学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锰酸锂电池，进行电性能检测，然后进行拆解，获得锰酸锂电池的正极材料、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，判断锰酸锂电池已经使用的循环次数，预估剩余的循环次数；

其中，所述正极材料主要由锰酸锂组成。

本发明中，一次循环均指一次完整的充放电循环。 某种型号规格的锰酸锂电池是指待回收的特定型号的电池。步骤（1）和步骤（2）中，为了获得不同循环次数后的锰酸锂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。

锰酸锂电池是指采用锰酸锂正极材料的锂电池。

进一步地，所述正极材料包括尖晶石型锰酸锂、层状结构锰酸锂中的一种或两种；所述负极材料包括碳负极材料、硅基负极材料中的一种或两种。

进一步地，所述碳负极材料包括人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳中的一种或多种，但并不限于上述四种碳负极；硅基负极材料包括纳米硅材料、硅基复合材料中的一种或多种，但并不限于上述两种硅负极。