[发明专利]一种退役三元软包电池的梯次利用性能快速筛选及检测的方法

说明书

一种退役三元软包电池的梯次利用性能快速筛选及检测的方法，属于锂离子电池性能检测技术领域。通过外观筛选、厚度测量、恒流充放电标定法及电池表面温升测试，综合评判退役三元软包电池的热安全性能和电化学性能是否符合梯次利用的性能要求。该检测方法快速、准确、低成本、易操作，为将来三元电池从电动汽车上回收分类提供一种简便的无损化筛选和检测的方法。可用于商业化的锂离子电池回收分类和梯次利用。

技术领域

本发明涉及一种退役三元软包电池的梯次利用性能快速筛选及检测的方法，主要用于快速筛选从电动汽车上退役的三元动力电池性能是否符合重复使用性能的标准，属于锂离子电池性能检测技术领域。

技术背景

三元电池是指使用镍钴锰酸锂(NCM)或镍钴铝酸锂(NCA)作为正极材料的锂离子电池，与前几年国内电动汽车市场主要使用的LiFePO₄锂离子电池电池相比，三元电池具有4.3V的高电压与220mAh/g的高比容量所带来的明显的能量密度优势，其范围在200-260Wh/kg之间。近年来随着三元电池技术快速发展，能量密度不断提高，使得其在电池市场所占的份额逐年增大，国内的动力电池技术由早先的比容量低的磷酸铁锂电池向比容量高的三元锂离子电池逐步转变。

另一方面，随着电动汽车的保有量不断上升快速更新换代，数年后必然出现数量庞大的电池集中退役。据预测，在2020年我国将迎来退役动力电池的10GWh时代，且此后退役电池数量仍会不断增加。当动力电池无法继续在电动汽车上作为动力电源服役时，却可以将它们应用在比较温和的使用条件下继续使用。如果可以实现退役电池在电力储能中的大规模使用，则既能实现有效的集中消纳，同时实现储能低成本化。目前在国内退役的动力电池、梯次利用研究及工程示范都是磷酸铁锂动力电池，而三元动力电池在寿命和安全性等方面都与磷酸铁锂电池有较大差异。

Hyung-joo等人(Journal of Power Sources,2013,233:121～130.)报导，三元正极材料中随着Ni含量的增加，I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎的比例降低，即Li/Ni混排变得严重。其容量保持率呈下降趋势，循环性能也呈逐渐下降趋势。王嗣慧等人(储能科学与技术,2017,6(04):770～775.)对高镍三元NCM811石墨软包全电池进行了高温的满充存储分析，并将存储前后的电芯拆解进行表征分析，研究存储性能衰退的机制，ICP-AES和XPS测试结果表明正极材料存储时过渡金属元素发生溶出，扩散到负极表面并发生还原，生成金属Ni和金属Mn，过渡金属的还原反应破坏负极表面的SEI，导致活性锂离子的消耗。存储后的正极材料表面有电解液副反应产生的Li_xPO_yF_z、Li_xPF_y和LiF等副产物的沉积，导致界面导电性变差，增加电池极化。

目前，国家电网公司、中国电力科学研究院及北京工业大学等高校已经开展了关于退役三元动力电池梯次利用的研究项目，但是在从项目研究到实际大规模应用中有一个亟需解决的难题，就是实际从各个电动汽车上退役的三元动力电池其使用寿命与工况环境不一样而导致的电池自身性能存在不一致性，而工程中使用的退役电池其性能方面一定要符合使用性能和安全性能的双重要求。根据退役电池在根据磷酸铁锂动力电池在储能梯次利用研究经验，主要关注两方面性能：电化学性能及热安全性能。如果按照实验室的电池性能测试标准来看，筛选合规的退役电池需要花费大量的时间成本和人力成本，需要研究制定一种更加快速、通用的检测方法，以提高未来退役电池实际使用中的性能检测效率。

发明内容

针对目前对退役三元动力电池的快速、准确、低成本、易操作的性能性能检测的需求，本发明基于对三元软包电池大量的实验测试的基础上进行总结，提供一种所快速、简便的无损化退役三元软包电池筛选及检测的方法。

一种退役三元软包电池的梯次利用性能快速筛选及检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)外观筛选；