[实用新型]一种采用三阶段法的锌银电池分选设备

说明书

技术领域：

本实用新型涉及锌银电池分选的技术领域，应用于锌银电池的分选配组。

背景技术：

由于锌银电池具有可靠的安全性，它经常被用于航天设备和潜海设备的主要能量源，但是限于单体电池的容量、电压、能量有限等原因，必须通过串并联成组之后，才能达到供能应用的电压等级、能量等级和功率等级的要求。成组电池的数量与单体电池的规格、供能应用需求直接相关。但是由于电池单体之间的一致性差异导致电池成组之后的整体性能受制于性能最差的单体电池，尤其是使用寿命更是明显低于电池单体的使用寿命，这种情况使锌银电池的供能应用大打折扣，既限制了电池性能的发挥，又提高了电池应用设备的故障率。针对这种情况，出现了电池分选装置，即在电池成组之前，通过技术手段从众多电池中筛选出一致性接近的单体电池，排除差异较大的电池单体，降低“木桶效应”的不良影响，通过分选装置筛选电池后进行配组，提高电池组的整体性能并延长使用寿命。

然而，目前传统的分选装置大多是以单体电池的容量、电压、内阻等外特性参数为指标进行筛选，但是以这些外特性参数为指标筛选出的单体电池往往是只能保证这些指标的一致性，无法反映出电池内部特征的一致性。不同锌银电池间的电压平台差异很小，很难进行区分，在这种情况下，常规的分选装置也就失去了意义。

对于锌银电池，充放电过程是分阶段进行的。充电阶段，出现了两个电压平台期分别为1.65V和1.95V，对应着电池正极氧化的两个阶段，在两个平台期的过渡阶段出现了电压尖峰，这是由于电极周围的高阻抗的Ag₂O造成的。电压尖峰的上升阶段对应着高阻抗的Ag₂O的完全形成，电压尖峰的下降阶段对应着低阻抗的AgO开始形成。

本实用新型充分结合电池外部特征与内部特性，通过三个阶段对电池进行分选，分选出的电池比常规分选装置分选出的电池一致性更好，从而提高电池组的整体性能，延长使用寿命。

发明内容：

本实用新型的目的是：提供一种采用三阶段法的锌银电池分选设备，通过对待测单体电池进行三阶段测试，分别为容量测试、内阻测试以及聚类分析，其中，聚类分析时所提取的特征点为两个充电平台间过度阶段电压尖峰处的坐标。每一个阶段的测试都去除与该组电池中大多数单体电池差异较大的待测单体电池，保留测试目标一致性较强的待测单体电池并进行分选。

本实用新型由控制模块（1）、电源模块（2）、通讯模块（3）、显示模块（4）、存储模块（5）、监测模块（6）以及聚类分析模块（7）构成。

本实用新型的工作原理框图如图1所示，工作流程图如图2所示，对若干数量需要分选的待测电池，上位机将控制指令1由通讯模块传送到控制器中，使电源分别对一定数量的锌银电池A1,A2,…An进行标准充放电，其中，充电电流为I1，充电截止电压为V1，充电与放电之间的静置时间为t1，放电电流为I2，放电截止电压为V2，监测模块记录n个锌银电池的放电容量，保留放电容量满足大于或等于Q1小于或等于Q2的锌银电池单体，完成第一次筛选；其中，n为大于10的正整数，Q1和Q2均为正数，且Q1＜Q2；上位机将控制指2令由通讯模块传送到控制器中，使电源对所有完成第一次筛选的锌银电池单体分别进行直流内阻测试，在100%SOC状态下以电流I3进行放电，在100%～0%SOC的范围内，每放出10%SOC，静置t2时间，然后施加一个幅值为I4、时间为t3的放电脉冲，放电脉冲结束后，静置t4时间，然后继续以电流I3进行放电10%SOC，重复以上步骤，直至电池电量达到0%SOC，测量并由监测模块记录电池内阻，保留直流内阻值满足大于或等于R1小于或等于R2的锌银电池单体，完成第二次筛选；R1、R2均为正数，且R1＜R2；上位机将控制指令3由通讯模块传送到控制器中，使聚类模块提取每个锌银电池的充电时间与充电电压变化曲线两段电压变化范围小于m的曲线之间过度时间段内电压上升尖峰处的坐标，并利用所述的电压尖峰处的坐标作为特征点进行聚类分析，对完成第二次筛选的电池进行聚类分组，实现对锌银动力电池分选，形成第三阶系，其中m为0.1V。

本实用新型的优点是：既通过电池的容量和内阻进行分选配组，又通过对电池进行聚类分析，从电池的电化学内部特性对电池进行分选配组。分选出的电池一致性好，分选成本造价低。

附图说明：

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的工作流程图；

图3是本发明中单体电池充放电时的电压、电流曲线，其中，虚线为电流，实线为电压；