[发明专利]快速判断水系钠离子电池组内电池性能一致性的检测方法

说明书

本发明提供一种快速判断水系钠离子电池组内电池性能一致性的检测方法，采用恒流恒压充电方式对预装电池组内的各个单体电池进行单独充电，调整电池间的电压差异；将单体电池依次串联组装成电池组；对电池组整体进行恒流‑恒压充电，并监控恒压阶段各个单体电池的电压，记录电压的变化情况；计算每个单体电池从恒压阶段初始至充电截止的电压变化量△U_i，将△U_i中的最大值和最小值，满足Max（△U_i）‑Min（△U_i）≤△U_max则判定该单体电池符合所述预装电池组的配组要求。本发明可快速发现电池组中性能不一致的个别电池；保证实际使用时，电池组内部电池的电化学性能相对一致，延长电池组的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种快速判断水系钠离子电池组内电池性能一致性的检测方法。

背景技术

目前最常见的可充电电池是锂离子电池，由于其最高的能量密度、循环稳定性和能量效率而被广泛应用于手机、电脑等电子产品以及新能源汽车领域。而水系可充电金属离子电池相较于传统锂离子电池，具有以下优点：（1）它从根本上解决了易燃有机电解质的安全问题；（2） 避免了严格的制造条件和昂贵的电解质价格；（3）水电解质的离子导电率比有机电解质高2个数量级，即使使用体积庞大且可扩展的电极，也会产生较高的库伦效率和能量密度；（4）采用环境友好的水作为电解质。因此，水系电池在未来的大规模储能中具有广大的应用前景。

水系电池以水为电解液，即使存在短路等严重问题也不会发生燃烧等剧烈反应，但也因此通过表面现象难以判断电池是否存在问题，只能依赖电池实际测试的结果判断电池的好坏。如果问题电池的原因是微短路、接触电阻稍大等，测试数据与正常情况很接近，很难短时间内进行确认，但当问题电池进入电池组整体时，长时间使用，问题电池与其它电池的差异会不断拉大，影响电池组整体性能。

此外，实际使用时，通常电池会在进行一定串并联连接组成电池组后投入使用。需要保证电池组内电池的性能具有较高的一致性。若电池组内存在性能差异较大的电池，同样会因电池间性能差异导致组内电池电压差迅速拉开。极端情况下，会导致个别电池过充、过放，使电池组提前失效。

目前锂电池对电池一致性的相关检测方法有：

CN109143106A 是通过交流阻抗测试来快速检测电池一致性， 但其需要用到精密电化学设备，不适用于大规模生产，且水系钠离子电池相对于锂电池，其内阻范围较大，且易受温度影响，与容量的关联性不大，因此无法使用类似方式。

CN102861726B 使用不同倍率下恒压充电，然后常温搁置，测量开路电压，此类方法耗时较长，水系电池体积较大，长期测试会占用大量空间，且易受温度影响，保证恒温环境成本会更大。

CN 101764259 B通过充电后不同时间内的电压降作为初步分选后，将分选出的电池调整电压并串联放电，以截止时电池间的电压差作为衡量一致性的方法，但适用于锂电池等精度高的电池，对于能量效率较低的水系电池，本身电池间的差异较锂电池大，难以通过同类型方法进行确认。且该方法耗时较长，同样存在上文所述的空间使用问题。

目前水系钠离子电池一致性检测方法是通过化成阶段得到的内阻、容量等数据作为依据，通过将数据相似的电池归为同组，此种方式虽耗时较短，但存在一定的极限性，如化成阶段环境温度若出现小幅波动，造成的偏差更会掩盖原来的数据差异。故难以保证串联使用时电池的一致性能得到确切的保证。

因此，需要找出一种快速且适用的检测手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种快速判断水系钠离子电池组内电池性能一致性的检测方法。