[发明专利]确定电动汽车退役锂电池一致性的多参数综合判定方法

摘要

本发明涉及一种确定电动汽车退役锂电池一致性的多参数综合判定方法，以电动汽车退役锂电池为研究对象，通过外观检查、容量测定、脉冲特征曲线以及电化学阻抗谱测试等多方面性能指标进行表征，将退役动力电池进行逐步筛选分级，评估各退役电池性能的一致性，为越来越多的退役动力电池后序的梯次利用奠定基础。

主权项

一种确定电动汽车退役锂电池一致性的多参数综合判定方法，其特征在于，从外观检查、容量测试、脉冲特性曲线分析、电化学阻抗谱测试四个部分综合判定电动汽车退役锂电池的一致性，具体判定如下：1)外观检查：存在变形、鼓包、破损、漏液、严重锈蚀或极柱损坏其中任意一种情况的电池被剔除，不可再利用；2)容量测试：经外部形貌分析筛选出来的动力电池进行容量检测，容量测试方法为先用1xI3恒流充电到3.65V后进行恒压充电，当电流减小降低到0.1xI3时电池停止充电，然后静置1小时，最后用1xI3进行放电，直到放电终止电压达到2.70V，根据1xI3的电流值和放电时间数据计算电池容量，容量以Ah计，其中I3为1/3C倍率电流；I3的标定：按假设电池容量未衰减、衰减到80％、衰减到67％三种标定条件，用上述容量测试方法来测试电池的容量，测试的容量代入下面公式计算各电池容量平均相对误差率δ，δ=ΔX‾×100%]]>为三种标定条件下的容量平均值，△为平均值与各组值之间差的绝对值，得到各电池容量平均相对误差率δ，取测得的容量平均相对误差率范围最小的标定条件下的电池容量为标定后的容量，以此容量标定I3电流值；3)脉冲特性曲线分析：电池按不同倍率脉冲充放电，比较各个电池的充放电电压曲线，充放电过程为：锂电池按照1/3C恒流充电到3.65V后进行恒压充电至0.1xI3，静置2小时；1C放电10s，静置40s；3C放电10s，静置40s；5C放电10s，静置40s；1C充电10s，静置40s；最后，按照1/3C恒流充电到3.65V后进行恒压充电至0.1xI3，脉冲充放电结束；得到脉冲充放电电压曲线，以5C倍率放电时电压大于2.7V、介于2.7‑2.5V之间、小于2.5V来判断电池一致性，电压大于2.7V的电池归为一组，电压介于2.7‑2.5V的电池归为另一组，电压小于2.5V的电池剔除，2.7V是电池测试放电终止电压，2.5V是电池厂商设定的最低放电安全电压；4)电化学阻抗谱：利用瑞士Autolab PGSTAT 302型电化学工作站对退役电池进行电化学阻抗测试，电化学阻抗测试频率在0.01Hz～100kHz之间，利用ZSimpWin软件对电化学阻抗的测试数据进行等效电路拟合，通过拟合参数分析电池内部电化学阻抗特性，用欧姆内阻Rs、电荷转移电阻Rct和锂离子扩散系数DLi+来给电池分组，其中锂离子扩散系数DLi+反映浓差极化阻抗的的大小，DLi+值越小，浓差极化越大，锂离子扩散系数DLi+的计算公式为：DLi+=R2T22A2n4F4C2σ2,]]>其中理想气体常数R＝8.314J/(mol·K)，绝对温度T＝298.15K，A为电极的横截面积，n为电子转移数，F为法拉第常数F＝96487C/mol，C为电极中锂离子的浓度，σ为Warburg韦伯因子，σ与阻抗谱的实部Zre的关系如下：Zre＝Rs+Rct+σω‑1/2，ω为进行电化学阻抗测试过程中的角频率，ω＝2πf，f是EIS测试中的频率。