[發(fā)明專利]多點頻譜法電池分類方法及設備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110402843.0
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN103143514A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 劉金玉;李然;李革臣
• 申請（專利權）人: 哈爾濱智木科技有限公司
• 主分類號: B07C5/344
• 分類號: B07C5/344
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種多點頻譜法電池分類方法及設備，屬于電池檢測領域。

背景技術

電池已經(jīng)逐漸進入動力應用領域，尤其是電動自行車及電動汽車的需求增長很快，針對于此類高功率輸出、高容量的需求，鋰離子電池組合使用成為現(xiàn)在相當常用的方式。但是電池組中各單體電池之間存在的初始性能不一致，將使某些單體電池容量加速衰減，內(nèi)阻值增加，從而使電池組過早失效，因此在組合時通過分選提高參與配組的單體電池初始性能的一致性是十分必要的。????????????????????

傳統(tǒng)的電池配組方式如電壓配組法，靜態(tài)容量配組法，內(nèi)阻匹配法，內(nèi)阻及容量配組法，放電特性曲線配組法其電池分類的機理都是基于電池的某種靜態(tài)特性，而在實際電池工作時，經(jīng)過電池的這些靜態(tài)特性分選出來的電池，工作在相同的條件下一段時間之后，電池本身的性能產(chǎn)生很大變化，電池容量、內(nèi)阻、充放電曲線就不再趨同了，結(jié)果導致電池包整體性能嚴重下降，同時，傳統(tǒng)的電池分類方式，需要對電池進行全面的充放電操作，消耗時間很長，同時消耗大量電能，針對這些情況，本發(fā)明提出一種更全面的電池分類方式，使得電池的動態(tài)一致性更趨于相同，這樣就可以使電池組內(nèi)的電池在工作狀態(tài)中一直保持一致性，有效提高電池包的使用壽命和整體性能。

近年來，電化學阻抗譜技術在電化學能源領域獲得廣泛應用，包括研究電極過程動力學，腐蝕特征，電沉積現(xiàn)象，通過阻抗譜分析等效電路參數(shù)等等，通過這些研究成果，我們發(fā)現(xiàn)，電池作為一種化學體系，電池的阻抗譜可以在在很大程度上反映電池內(nèi)部的多種特性參數(shù)，包括電池材料構成、電池健康狀態(tài)、失效機理、安全性等，然而，目前電化學阻抗譜的研究還大多局限于實驗室之內(nèi)，測量電化學阻抗譜的過程非常繁瑣，無法被大多數(shù)操作者所接受。

本發(fā)明在電池阻抗譜的電池分類方法的基礎上提出一種可以在生產(chǎn)中應用的快速動力電池分類的多點頻譜法電池分類方法及設備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種多點頻譜法電池分類方法及設備，該設備可以快速給動力電池進行分類，由于不需要對電池進行長時間的充放電操作，所以不會對電池產(chǎn)生損害，而且不需要消耗給電池充放電的大量電能。

為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明提出一種設備，包含顯示及操作界面，數(shù)據(jù)存儲模塊，控制和數(shù)據(jù)處理模塊，正弦波激勵電路，高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，電壓電流模擬量處理單元，被測電池共7部分組成，見附圖1。

下面參照附圖1，說明本發(fā)明工作過程：

被測電池通過專用四線制夾具連接到電路中，根據(jù)控制器和數(shù)據(jù)處理模塊的提示通過顯示及操作界面輸入分類標準，控制和數(shù)據(jù)處理模塊首先控制高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元啟動高速采樣，然后控制正弦波激勵電路產(chǎn)生一個小振幅的正弦波去激勵被測電池，這時被測電池的電壓和電流信號經(jīng)過電壓電流模擬量處理單元處理后由高速模數(shù)轉(zhuǎn)換單元把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再由控制和數(shù)據(jù)處理模塊獲得，測試完畢后控制和數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)計算處理，然后根據(jù)用戶設定的分類條件將相同電池歸為一類，從而完成電池的分類。

根據(jù)以上工作過程，以下說明測量的基本原理：

由電學元件的基本性質(zhì)我們可以將電極上的極化現(xiàn)象等效成一個電容元件，當有電壓加到電容兩端時，會造成電容內(nèi)部的電荷積累，產(chǎn)生了?“極化”作用；將去極化作用等效成一個電阻，整個電極等效成電容和電阻并聯(lián)的一個復合元件，當有電壓加到電極上時，電容產(chǎn)生電荷積累，同時又通過電阻對電容進行“放電”，產(chǎn)生一定的?“去極化”作用，但由于外加電壓的存在，使?“極化”作用占優(yōu)勢，這個復合元件正好起到了電極的作用，當充電或放電結(jié)束時，電池的電壓會有個相反方向的下降或上升，也是這一復合元件的作用，我們將電解液的溶液電阻考慮在內(nèi)，附圖?2為電極系統(tǒng)的等效電路。

附圖?2中?Cdl代表電極的極化電容，也就是電雙層電容；Re代表極化電阻，Rs代表歐姆內(nèi)阻，包括集電流體與活性物質(zhì)間的接觸電阻、溶液電阻、隔膜電阻以及極片與極耳間的接觸電阻等各項之和。

由于電池由正負極兩極組成，所以基于電子運動理論的電池等效電路中應該包含兩個電極系統(tǒng)，等效電路如附圖3所示，可以簡記為?R(CR)(CR)，這里的?Rs?實際上包括電池內(nèi)部除電極以外的其他構成部分的阻抗。