一种退役电动汽车动力电池分类方法
【专利摘要】本发明提供了一种退役电动汽车动力电池分类方法，包括：对所述动力电池进行自放电检测，获得所述动力电池的电压下降值，结合所述动力电池的材料判断所述动力电池是否符合梯次利用要求一；对所述动力电池进行性能检测，获得所述动力电池的容量保持率，根据所述容量保持率判断所述动力电池是否符合梯次利用要求二；对所述动力电池进行温升效应检测，获得所述动力电池的温升幅度，根据所述温升幅度判断所述动力电池是否符合梯次利用要求三；根据所述动力电池应用工况的电池参数阈值范围确定所述动力电池的应用方法。该方法可快速有效的排除高安全隐患的电池，确定可在不同工况下应用的退役动力电池参数的阈值范围，提高电池在应用过程中的安全性。
【专利说明】
一种退役电动汽车动力电池分类方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种电池储能技术领域的方法，具体讲涉及退役电动汽车动力电池分类方法。
【背景技术】
[0002]电动汽车对动力电池的性能要求较高，当动力电池的容量下降到一定程度后，为了确保电动汽车的动力性能、续驶里程和运行过程中的安全性能，就必须对其进行更换。从电动汽车上更换下来的电池，仍具有较高的剩余容量。锂离子电池具有比能量高、温度特性好、循环寿命长等优点，在作为电动汽车动力电池退役后，经过筛选和重新配组，有可能应用于工况相对良好、对电池性能要求相对较低的场合，实现动力电池的梯次利用。
[0003]由于电池经过了在电动汽车上的长期使用，电池之间的离散性变大，因此首先需要对动力电池进行分类，确定那些电池可以进行再利用，那些电池已经不能再使用；对于可梯次利用的动力电池，也需根据电池不同的参数，采用不同的应用方法，有的电池可直接进行梯次利用，有的电池需要对电池、电压等进行限制使用，有的电池可能还要采取一些隔离防护措施。这样既能实现动力电池剩余性能的充分利用，又能提高电池在梯次利用过程中的安全性。
[0004]动力电池在使用过程中的安全隐患来自两个方面，一是电池的不正当使用，比如过大的充放电电流、过高的使用温度、过充电或者过放电，这些都可能造成电池的热失控；二是来自于电池内部的缺陷，比如电池制造过程中的粉尘、负极表面的锂枝晶等，这些都有可能造成电池的内部短路，而内部短路的电池，在使用的过程中，极易发生热失控，甚至引发火灾。
[0005]对于从电动汽车上退役下来的动力电池，现有技术中，对其的分类主要是依据电池的容量、内阻、自放电率等参数，而上述分类方法不能有效的排除有内部短路隐患的电池；梯次利用动力电池可能的应用方向主要是在储能领域，储能领域也有很多应用工况，而目前尚未专门针对退役电动汽车动力在储能工况下的应用方法。
[0006]因此，需要提供一种退役电动汽车动力电池分类方法。
【发明内容】
[0007]为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种退役电动汽车动力电池分类方法。
[0008]实现上述目的所采用的解决方案为:
[0009]—种退役电动汽车动力电池分类方法，所述方法包括:
[0010]1、对所述动力电池进行放电检测，获得所述动力电池的电压下降值，结合所述动力电池的材料判断所述动力电池是否符合梯次利用要求一，符合则进入步骤II ;
[0011]I1、对所述动力电池进行性能检测，获得所述动力电池的容量保持率，根据所述容量保持率判断所述动力电池是否符合梯次利用要求二，符合则进入步骤III;
[0012]II1、对所述动力电池进行温升效应检测，获得所述动力电池的温升幅度，根据所述温升幅度判断所述动力电池是否符合梯次利用要求三，符合则进入步骤IV ;
[0013]IV、根据所述动力电池应用工况的电池参数阈值范围确定所述动力电池的应用方法。
[0014]优选地，所述步骤I中，所述对动力电池进行放电检测，获得所述动力电池的电压下降值，包括以下步骤:
[0015]在25°C的环境中，以恒流恒压的方式对所述动力电池单体进行充电，恒流充电电流为1/3C，恒压充电的截止电流为1/30C，充电完成后，记录所述动力电池在四至六小时内的电压变化，计算所述动力电池在充电完成六小时后电压下降值。
[0016]优选地，所述步骤I中，所述结合所述动力电池的材料判断所述动力电池是否符合梯次利用要求一，包括:
[0017]若所述动力电池为三元材料/石墨体系和锰酸锂/石墨体系电池，当所述动力电池在六小时内电压下降超过120mV时，则认为所述动力电池不符合要求，若所述电压下降不超过120mV，则认为所述动力电池负荷梯次利用要求一；
[0018]若所述动力电池为磷酸铁锂/石墨体系电池，当所述动力电池在六小时内电压下降超过150mV时，则认为所述动力电池不符合要求，若所述电压下降不超过150mV，则认为所述动力电池负荷梯次利用要求一。
[0019]优选地，所述步骤II中，所述对动力电池进行性能检测，获得所述动力电池的容量保持率，包括以下步骤:
[0020]在25°C的环境中，以恒流恒压的方式对所述动力电池单体进行充电，恒流充电电流为1/3C，恒压充电的截止电流为1/30C，充电完成后，在25°C的环境中将电池搁置28天；
[0021]28天后，以1/3C倍率电流将所述动力电池放电至下限电压，记录所述动力电池的放电容量，并计算电池搁置28天后的所述容量保持率。
[0022]优选地，所述步骤II中，所述根据所述容量保持率判断所述动力电池是否符合梯次利用要求二，包括:
[0023]判断所述容量保持率是否低于90 %，若低于，则认为所述动力电池不符合梯次利用要求二，若高于90%，则认为符合。
[0024]优选地，所述步骤III中，所述对动力电池进行温升效应检测，获得所述动力电池的温升幅度，包括以下步骤:
[0025]在25°C的环境中，将温度传感器探头布置在电池表面，至少布置3个以上的温度探头，温度传感器的精度不低于±l°c，以IC倍率对电池进行3次恒流充放电，记录电池在充放电过程中的温度变化情况，计算所述动力电池的温升幅度。
[0026]优选地，所述步骤III中，所述根据所述温升幅度判断所述动力电池是否符合梯次利用要求三，包括:
[0027]判断所述动力电池的温升幅度是否超过5°C，若超过，则认为所述动力电池不符合梯次利用要求三，否则认为符合。
[0028]优选地，所述步骤IV中，在不同工况下进行充放电循环，将不同内阻、不同容量、不同自放电率的所述动力电池在工况下进行测试；根据工况要求判读所述动力电池是否满足要求，满足则在所述工况下进行梯次利用，且对所述动力电池加装烟雾传感装置，对整个电池系统加装安全隔离防护装置。
[0029]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0030]1、本发明提供的方法，可快速有效的排除高安全隐患的电池，确定可在不同工况下应用的退役动力电池参数的阈值范围，提高电池在应用过程中的安全性。
[0031 ] 2、本发明提供的方法中，通过易实现的快速自放电检测，在较短的时间内排除高安全隐患的动力电池，节约了检测时间，提高了效率。
[0032]3、本发明提供的方法中，跟据梯次利用动力电池可能的应用工况，确定可在该工况应用的动力电池各参数的阈值范围，并采取相应的隔离保护措施，提高了电池使用的安全性。
【具体实施方式】
[0033]下面对本发明的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0034]本发明提供一种退役电动汽车动力电池分类方法，该方法包括对退役电动汽车动力电池进行自放电检测、性能检测、温升效应检测等。可使用上述测试方法之一，也可依次进行测试。根据检测见过判断该动力电池是否可进行梯次应用，若可以则根据所述动力电池应用工况的电池参数阈值范围确定所述动力电池的应用方法。
[0035]提供一实施例，对所述动力电池选择退役电动汽车动力电池自放电检测、退役电动汽车动力电池28天搁置性能检测或退役电动汽车动力电池温升效应检测中一种、两种或三种方法进行检测，判断是否可进行梯次利用。
[0036]对上述检测分别进行说明:
[0037]1、退役电动汽车动力电池快速自放电检测
[0038]在25°C的环境中，以恒流恒压的方式对退役电动汽车动力电池单体进行充电，恒流充电电流为1/3C，恒压充电的截止电流为1/30C，充电完成后，记录电池在4-6内的电压变化情况，计算电池在充电完成6小时后电压下降的值。
[0039]对于三元材料/石墨体系和锰酸锂/石墨体系电池(充电上限电压为4.2V时)，当电池在6小时内电压下降超过120mV时；对于磷酸铁锂/石墨体系电池(充电上限电压为3.7V时)当电池在6小时内电压下降超过150mV时，则认为电池有较大内部短路的可能，对于这样的电池，如果进行梯次利用，则有非常高的安全隐患，因此，对于这类电池，不予进行电池的梯次利用。
[0040]2、退役电动汽车动力电池28天搁置性能检测
[0041]在25°C的环境中，以恒流恒压的方式对退役电动汽车动力电池单体进行充电，恒流充电电流为1/3C，恒压充电的截止电流为1/30C，充电完成后，在25°C的环境中将电池搁置28天。28天后，以1/3C倍率电流将电池放电至下限电压，记录电池的放电容量，并计算电池搁置28天后的容量保持率(容量保持率=28天后的放电容量/搁置前的最后一次放电容量)。对于28天容量保持率低于90%的电池，认为其存在内部短路的可能，也可能是内阻很高的电池。对于这样的电池，如果进行梯次利用，则有很高的安全隐患，因此，对于这类电池，不予进行电池的梯次利用。
[0042]3、退役电动汽车动力电池温升效应检测
[0043]在25°C的环境中，将温度传感器探头布置在电池表面，至少布置3个以上的温度探头，温度传感器的精度不低于±l°c，然后IC倍率对电池进行3次恒流充放电，记录电池在充放电过程中的温度变化情况，计算电池的温升幅度。
[0044]对于温升超过5°C的电池，其热效应明显，当将这种电池成组使用后，由于电池之间的空隙小，温升可能会更大，在加上长期使用形成的热量累积，可能就会发生电池的热失控。因此，对于这类电池，不予进行电池的梯次利用。
[0045]提供另一实施例，本实施例中，退役电动汽车动力电池分类方法包括以下步骤:
[0046]1、对所述动力电池进行放电检测，获得所述动力电池的电压下降值，结合所述动力电池的材料判断所述动力电池是否符合梯次利用要求一，符合则进入步骤II ;
[0047]I1、对所述动力电池进行性能检测，获得所述动力电池的容量保持率，根据所述容量保持率判断所述动力电池是否符合梯次利用要求二，符合则进入步骤III ;
[0048]II1、对所述动力电池进行温升效应检测，获得所述动力电池的温升幅度，根据所述温升幅度判断所述动力电池是否符合梯次利用要求三，符合则进入步骤IV ;
[0049]IV、根据所述动力电池应用工况的电池参数阈值范围确定所述动力电池的应用方法。
[0050]步骤一
[0051]所述对动力电池进行放电检测，获得所述动力电池的电压下降值，包括以下步骤:
[0052]在25°C的环境中，以恒流恒压的方式对所述动力电池单体进行充电，恒流充电电流为1/3C，恒压充电的截止电流为1/30C，充电完成后，记录所述动力电池在四至六小时内的电压变化，计算所述动力电池在充电完成六小时后电压下降值。
[0053]所述结合所述动力电池的材料判断所述动力电池是否符合梯次利用要求一，包括:
[0054]若所述动力电池为三元材料/石墨体系和锰酸锂/石墨体系电池，当所述动力电池在六小时内电压下降超过120mV时，则认为所述动力电池不符合要求，若所述电压下降不超过120mV，则认为所述动力电池负荷梯次利用要求一；
[0055]若所述动力电池为磷酸铁锂/石墨体系电池，当所述动力电池在六小时内电压下降超过150mV时，则认为所述动力电池不符合要求，若所述电压下降不超过150mV，则认为所述动力电池负荷梯次利用要求一。
[0056]步骤二
[0057]所述对动力电池进行性能检测，获得所述动力电池的容量保持率，包括以下步骤:
[0058]在25°C的环境中，以恒流恒压的方式对所述动力电池单体进行充电，恒流充电电流为1/3C，恒压充电的截止电流为1/30C，充电完成后，在25°C的环境中将电池搁置28天；
[0059]28天后，以1/3C倍率电流将所述动力电池放电至下限电压，记录所述动力电池的放电容量，并计算电池搁置28天后的所述容量保持率。
[0060]容量保持率=28天后的放电容量/搁置前的最后一次放电容量。
[0061]所述根据所述容量保持率判断所述动力电池是否符合梯次利用要求二，包括:
[0062]判断所述容量保持率是否低于90 %，若低于，则认为所述动力电池不符合梯次利用要求二，若高于90%，则认为符合。
[0063]步骤三
[0064]所述对动力电池进行温升效应检测，获得所述动力电池的温升幅度，包括以下步骤:
[0065]在25°C的环境中，将温度传感器探头布置在电池表面，至少布置3个以上的温度探头，温度传感器的精度不低于±l°c，以IC倍率对电池进行3次恒流充放电，记录电池在充放电过程中的温度变化情况，计算所述动力电池的温升幅度。
[0066]所述根据所述温升幅度判断所述动力电池是否符合梯次利用要求三，包括:
[0067]判断所述动力电池的温升幅度是否超过5°C，若超过，则认为所述动力电池不符合梯次利用要求三，否则认为符合。
[0068]步骤四中，在不同工况下进行充放电循环，将不同内阻、不同容量、不同自放电率的所述动力电池在工况下进行测试；根据工况要求判读所述动力电池是否满足要求，满足则在所述工况下进行梯次利用，且对所述动力电池加装烟雾传感装置，对整个电池系统加装安全隔离防护装置。
[0069]退役电动汽车动力电池在储能领域进行梯次利用时，主要是在两种工况下应用:
[0070]一是类似削峰填谷的工况，在这种工况下，电池以较小倍率较大放电深度进行充放电。
[0071]另一是类似新能源放电的平滑工况，在这种工况下，电池以较大倍率较小放电深度进行充放电。
[0072]针对以上两种工况，对退役电动汽车动力电池进行测试。
[0073]第一种工况
[0074]测试条件:1/3C倍率、70% DOD (15% -85% S0C)的充放电循环。
[0075]测试方法:将不同内阻、不同容量、不同自放电率的退役动力电池在该工况下进行充放电循环测试。
[0076]判据:温升小于3°C，循环寿命大于1500次(放电容量到初始容量的80%为截止条件)。
[0077]根据上述测试条件和测试方法，检测后若动力电池符合上述判据，则可在该工况下进行梯次利用，并可根据电池的测试结果，确定可在该工况下应用的电池容量、内阻、自放电率等参数的阈值范围。
[0078]由于退役动力电池自身安全性能的降低，在进行成组梯次利用时，每个电池模块要加装烟雾传感装置，以便能及时发现电池的热失控情况。
[0079]第二种工况
[0080]测试条件:2C倍率、10% DOD (45% -55% S0C)的充放电循环。
[0081]测试方法:将不同内阻、不同容量、不同自放电率的退役动力电池在该工况下进行测试。
[0082]判据:温升小于5°C，循环寿命大于10000次(放电容量到初始容量的80%为截止条件)。
[0083]根据上述测试条件和测试方法，检测后若动力电池负荷上述判据，则可在该工况下进行梯次利用，并可根据电池的测试结果，确定可在该工况下应用的电池容量、内阻、自放电率等参数的阈值范围。
[0084]由于该工况的充放电电流大，电池热效应增加，在成进行组梯次利用时，要增大单体电池之间的空隙，同时每个电池模块要加装烟雾传感装置，而对整个电池系统，要安装安全隔离防护装置。
[0085]最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的【具体实施方式】进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种退役电动汽车动力电池分类方法，其特征在于:所述方法包括: 1.对所述动力电池进行放电检测，获得所述动力电池的电压下降值，结合所述动力电池的材料判断所述动力电池是否符合梯次利用要求一，符合则进入步骤II; I1、对所述动力电池进行性能检测，获得所述动力电池的容量保持率，根据所述容量保持率判断所述动力电池是否符合梯次利用要求二，符合则进入步骤III; II1、对所述动力电池进行温升效应检测，获得所述动力电池的温升幅度，根据所述温升幅度判断所述动力电池是否符合梯次利用要求三，符合则进入步骤IV ; IV、根据所述动力电池应用工况的电池参数阈值范围确定所述动力电池的应用方法。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤I中，所述对动力电池进行放电检测，获得所述动力电池的电压下降值，包括以下步骤: 在25°C的环境中，以恒流恒压的方式对所述动力电池单体进行充电，恒流充电电流为1/3C，恒压充电的截止电流为1/30C，充电完成后，记录所述动力电池在四至六小时内的电压变化，计算所述动力电池在充电完成六小时后电压下降值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤I中，所述结合所述动力电池的材料判断所述动力电池是否符合梯次利用要求一，包括: 若所述动力电池为三元材料/石墨体系和锰酸锂/石墨体系电池，当所述动力电池在六小时内电压下降超过120mV时，则认为所述动力电池不符合要求，若所述电压下降不超过120mV，则认为所述动力电池负荷梯次利用要求一； 若所述动力电池为磷酸铁锂/石墨体系电池，当所述动力电池在六小时内电压下降超过150mV时，则认为所述动力电池不符合要求，若所述电压下降不超过150mV，则认为所述动力电池负荷梯次利用要求一。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤II中，所述对动力电池进行性能检测，获得所述动力电池的容量保持率，包括以下步骤: 在25°C的环境中，以恒流恒压的方式对所述动力电池单体进行充电，恒流充电电流为1/3C，恒压充电的截止电流为1/30C，充电完成后，在25°C的环境中将电池搁置28天； 28天后，以1/3C倍率电流将所述动力电池放电至下限电压，记录所述动力电池的放电容量，并计算电池搁置28天后的所述容量保持率。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤II中，所述根据所述容量保持率判断所述动力电池是否符合梯次利用要求二，包括: 判断所述容量保持率是否低于90 %，若低于，则认为所述动力电池不符合梯次利用要求二，若高于90%，则认为符合。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤III中，所述对动力电池进行温升效应检测，获得所述动力电池的温升幅度，包括以下步骤: 在25°C的环境中，将温度传感器探头布置在电池表面，至少布置3个以上的温度探头，温度传感器的精度不低于± 1°C，以IC倍率对电池进行3次恒流充放电，记录电池在充放电过程中的温度变化情况，计算所述动力电池的温升幅度。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤III中，所述根据所述温升幅度判断所述动力电池是否符合梯次利用要求三，包括: 判断所述动力电池的温升幅度是否超过5°C，若超过，则认为所述动力电池不符合梯次利用要求三，否则认为符合。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤IV中，在不同工况下进行充放电循环，将不同内阻、不同容量、不同自放电率的所述动力电池在工况下进行测试；根据工况要求判读所述动力电池是否满足要求，满足则在所述工况下进行梯次利用，且对所述动力电池加装烟雾传感装置，对整个电池系统加装安全隔离防护装置。
【文档编号】B07C5/344GK105983542SQ201510080077
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月13日
【发明人】范茂松, 刘道坦, 来小康, 惠东, 徐彬, 于文海, 樊义兴, 范红家
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司电力科学研究院