專利名稱：無損診斷電池性能的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池直流內阻測試領域，更具體是指鋰離子電池在充放電過程中，根據其在放電(充電)開始或結束時的瞬間電壓突變計算電池直流放電(充電)內阻， 并根據該直流放電(充電)內阻確定電池性能的方法。
背景技術：
目前，提供一種包含鋰離子電池的充放電設備，例如鋰離子電池自動檢測裝置，實施鋰離子充放電過程全程監(jiān)控，檢測鋰離子電池實時端電壓，流經電池的電流以及電池容量。作為如上所述的自動檢測裝置，提供以一種利用鋰離子電池放電(充電)開始和放電結束時瞬間突變電壓差值和瞬時電流的比值確定電池性能的方法，且稱該比值為直流放電 (充電)內阻。具體地，提供一種表達在放電(充電)時電池直流放電(充電)內阻與電池性能的技術，該技術利用鋰離子直流放電(充電)內阻確定電池性能。因為對于鋰離子電池而言，電池內阻分為歐姆內阻和極化內阻。歐姆內阻由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化內阻是指電化學反應時由極化引起的電阻，包括電化學極化和濃差極化引起的電阻。電池內電阻會隨著不同的輸出電流、電池使用次數(shù)、溫度及老化狀況而有不同，電池的內阻是電池最為重要的特性參數(shù)之一，它是表征電池壽命以及電池運行狀態(tài)的重要參數(shù)，是衡量電子和離子在電極內傳輸難易程度的主要標志。然而實際生產中鋰離子電池內阻由電池內阻儀測出，采用1000Hz的交流信號測試，需要在電池未加負載的情況下測出，為鋰電測試帶來很多不便，本發(fā)明提供一種可以在線進行確定電池直流放電(充電)內阻，從而在負載或檢測過程中即能確定電池性能。在鋰離子電池流出大量電流的瞬間，此時電池端電壓將會有突降的變化。當電池放電結束時，端電壓將會有突升的情形，此突升、突降的變化斜率與電池內阻有密切關系。 首先當電池開始放電后，有一個瞬間壓降Δυ ，這是由電池的歐姆內阻引起的。這部分內阻即所要測量的直流內阻，歐姆內阻引起的電壓變化一般維持很短時間，之后電池電壓緩慢下降，此階段的電壓下降包括了極化作用產生的壓降以及電池荷電狀態(tài)變化引起的電池開路電壓下降。此階段的電池內阻主要是由電化學反應中離子濃度造成的，其數(shù)值隨著電流強度和檢測時間的不同而不同。當電池停止放電時，電池電壓有一個瞬間的上升，其變化值為AU2，其大小與AUl相同，也是由于電池的歐姆內阻引起的，直流法一般都是通過測量這一上升電壓值來計算出內阻的。之后是一個電壓逐漸上升的過程，表明電池內部電化學反應完成，極化作用逐漸消失，最后電池電壓趨向一個穩(wěn)定值。電池充電過程電壓變化正好相反，歐姆內阻和極化內阻引起的電壓變化△ U為正值。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種利用直流放電(充電)內阻確定電池性能的方法，該方法簡單易行，評估準確。
本發(fā)明具體方法步驟如下在鋰離子電池充放電過程中在線監(jiān)測流經多個電池的電流值和端電壓；檢測并記錄鋰離子電池放電(充電)開始或者結束時的電池突變電壓值；檢測并記錄鋰離子電池放電(充電)開始或結束時流經電池的瞬時電流值；將多個電池的突變電壓值除以瞬時電流值，所得稱為電池的直流放電(充電)內阻；參考預先確定的電池標準直流放電(充電)內阻確定電池性能，并根據電池直流放電(充電)內阻分選電池。其中，鋰離子電池標準直流放電(充電)內阻由以下步驟給出統(tǒng)計相同型號相同工藝的鋰離子電池在相同倍率充放電情況下，測試電池在放電結束后的直流放電(充電) 內阻，取其中的中間偏上值或分布密集區(qū)為標準值。本發(fā)明的有益效果是可以進行在線監(jiān)控、測量準確、簡單易行，能夠監(jiān)控鋰離子電池的極化情況，并對電池性能無損，可以準確確定鋰離子電池的性能。


圖1是用于說明鋰離子電池間歇放電時電壓變化示意圖；圖2是用于說明某一款電池在一定倍率下的充放電記錄電壓變化曲線和電壓突變情況；圖3是用于說明根據本發(fā)明計算方法統(tǒng)計某一款電池的直流放電內阻標準值；圖4是用于說明根據應用本發(fā)明監(jiān)控某一款電池的直流放電內阻與交流測試所得內阻比較。
具體實施例方式下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1 利用鋰離子電池巡檢裝置，給某一種鋰離子做充放電測試，并記錄充放電過程中電流、電壓值，取其中一個完整的充放電過程，以記錄序號(代表測試時間)為X軸，電池電壓為Y軸作圖，從圖中可以看出電壓隨充放電時間的變化，容易看出在放電開始和放電結束都出現(xiàn)突變，參考附圖2。計算放電開始時刻的電壓突降變化值，取放電開始時刻電流瞬時值，用電壓突降變化值除以電流瞬時值，得到電池的直流放電內阻。統(tǒng)計20個直流放電內阻大小，統(tǒng)計結果見附圖3，取其中的中間偏上值或分布密集區(qū)為標準值(在這里從圖中可以看出直流放電內阻普遍集中在80以下，故取80為直流放電內阻標準值)。當這款電池在制作過程中分容或使用過程中，便可以利用該標準值確定電池性能，當直流放電內阻大于標注值時電池認為電池性能不合格，當直流放電內阻小于標準值時認為電池性能合格。實施例2 選取不同內阻電池做循環(huán)測試，分別取每個電池循環(huán)測試過程中第2個完整的充放電過程，記錄放電開始電壓突變值和電流瞬時值。計算每個電池直流放電內阻，比較直流放電內阻與交流測試所得內阻之間的關系。并以交流測試所得內阻為X軸，直流放電內阻為Y軸作圖，得到附圖4。從附圖4可以看出，直流放電內阻與交流測試所得電池內阻變化基本一致，說明直流放電內阻對電池性能估測與交流放電內阻對電池性能估測相一致，并且對電池性能無損，結果估測準確。
權利要求
1.一種鋰離子電池和電池組在線直流內阻監(jiān)測的方法，包括如下步驟 在鋰離子電池充放電過程中在線監(jiān)測流經多個電池的電流值和端電壓； 檢測并記錄鋰離子電池放電(充電)開始或結束時的電池突降電壓值； 檢測并記錄鋰離子電池放電(充電)開始或結束時流經電池的電流值；將多個電池的放電(充電)開始或結束時突變電壓值除以電流值，所得稱為電池的直流放電(充電)內阻；參考預先確定的電池標準直流放電(充電)內阻確定電池性能，如果電池標準直流放電(充電)內阻小于標準值則電池合格，否則不合格。
2.根據權利要求1的鋰離子電池在線直流放電(充電)內阻計算方法，其中所述的計算所述直流放電(充電)內阻計算方法的步驟包含與在線監(jiān)測電池放電(充電)過程相同的方式處理突變電壓值和瞬時電流值。
3.根據權利要求1的確定鋰離子電池標準直流放電(充電)內阻步驟包含 統(tǒng)計相同型號相同工藝的鋰離子電池在相同倍率充放電情況下，電池在放電(充電)開始或結束后的直流放電(充電)內阻，取其中的中間偏上值或分布密集區(qū)為標準值。
4.根據權利要求1的確定鋰離子電池性能的步驟包含將實時監(jiān)測所得的直流放電(充電)內阻與標準直流放電(充電)內阻值對比，如果直流放電(充電)內阻比標準值小，則電池性能合格，如果直流放電(充電)內阻比標準值大，則電池性能不合格。
5.根據權利要求1的一種電池組在線直流放電(充電)內阻監(jiān)測，包括 多個鋰離子電池；用于對所述多個鋰離子電池充放電實時監(jiān)控裝置；用于檢測所述多個鋰離子電池中每一個的電流和端電壓的電壓電流檢測裝置； 以及控制裝置，該控制裝置用于使所述的電池電流和所述的端電壓數(shù)字化，從所述數(shù)字化的電流和端電壓計算電池放電(充電)開始或結束時的電壓突變值和瞬時電流值，并計算出電壓突變值和瞬時電流值的比值，用該比值與預先確定的電池標準直流放電(充電)內阻做比較確定電池性能。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池直流內阻測量技術領域，具體是指根據鋰離子電池和電池組在充放電開始或結束時的瞬間電壓突變差值和瞬時電流計算電池直流內阻，并根據該直流內阻確定電池性能的方法。具體步驟如下(1)在鋰離子電池充放電過程中在線監(jiān)測流經多個電池的電流值和端電壓；(2)檢測并記錄鋰離子電池放電(充電)開始或者結束時的電池突變電壓值；(3)檢測并記錄鋰離子電池放電(充電)開始或者結束時流經電池的瞬時電流大??；(4)將多個電池的突變電壓差值除以電流值，所得比值稱為電池的直流放電(充電)內阻；(5)參考預先確定的電池標準直流放電(充電)內阻確定電池性能，如果電池標準直流放電(充電)內阻小于標準值則電池合格，否則不合格。
文檔編號G01R31/36GK102393508SQ201110293240
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者李麗華, 王太宏, 王耀玲, 羅雨, 陳立寶, 黃睿 申請人:湖南大學