[發明專利]快速判斷水系鈉離子電池組內電池性能一致性的檢測方法

在審

• 申請號: 202110433779.6
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113125973A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 邵偲蔚;賀健;張娜;孫賢書
• 申請（專利權）人: 太倉中科賽諾新能源科技有限公司
• 主分類號: G01R31/385
• 分類號: G01R31/385;G01R31/52;H02J7/00
• 代理公司: 蘇州新知行知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32414
• 代理人: 陳勐哲

本發明提供一種快速判斷水系鈉離子電池組內電池性能一致性的檢測方法，采用恒流恒壓充電方式對預裝電池組內的各個單體電池進行單獨充電，調整電池間的電壓差異；將單體電池依次串聯組裝成電池組；對電池組整體進行恒流?恒壓充電，并監控恒壓階段各個單體電池的電壓，記錄電壓的變化情況；計算每個單體電池從恒壓階段初始至充電截止的電壓變化量△U_i，將△U_i中的最大值和最小值，滿足Max（△U_i）?Min（△U_i）≤△U_max則判定該單體電池符合所述預裝電池組的配組要求。本發明可快速發現電池組中性能不一致的個別電池；保證實際使用時，電池組內部電池的電化學性能相對一致，延長電池組的使用壽命。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別是涉及一種快速判斷水系鈉離子電池組內電池性能一致性的檢測方法。

背景技術

目前最常見的可充電電池是鋰離子電池，由于其最高的能量密度、循環穩定性和能量效率而被廣泛應用于手機、電腦等電子產品以及新能源汽車領域。而水系可充電金屬離子電池相較于傳統鋰離子電池，具有以下優點：（1）它從根本上解決了易燃有機電解質的安全問題；（2） 避免了嚴格的制造條件和昂貴的電解質價格；（3）水電解質的離子導電率比有機電解質高2個數量級，即使使用體積龐大且可擴展的電極，也會產生較高的庫倫效率和能量密度；（4）采用環境友好的水作為電解質。因此，水系電池在未來的大規模儲能中具有廣大的應用前景。

水系電池以水為電解液，即使存在短路等嚴重問題也不會發生燃燒等劇烈反應，但也因此通過表面現象難以判斷電池是否存在問題，只能依賴電池實際測試的結果判斷電池的好壞。如果問題電池的原因是微短路、接觸電阻稍大等，測試數據與正常情況很接近，很難短時間內進行確認，但當問題電池進入電池組整體時，長時間使用，問題電池與其它電池的差異會不斷拉大，影響電池組整體性能。

此外，實際使用時，通常電池會在進行一定串并聯連接組成電池組后投入使用。需要保證電池組內電池的性能具有較高的一致性。若電池組內存在性能差異較大的電池，同樣會因電池間性能差異導致組內電池電壓差迅速拉開。極端情況下，會導致個別電池過充、過放，使電池組提前失效。

目前鋰電池對電池一致性的相關檢測方法有：

CN109143106A 是通過交流阻抗測試來快速檢測電池一致性， 但其需要用到精密電化學設備，不適用于大規模生產，且水系鈉離子電池相對于鋰電池，其內阻范圍較大，且易受溫度影響，與容量的關聯性不大，因此無法使用類似方式。

CN102861726B 使用不同倍率下恒壓充電，然后常溫擱置，測量開路電壓，此類方法耗時較長，水系電池體積較大，長期測試會占用大量空間，且易受溫度影響，保證恒溫環境成本會更大。

CN 101764259 B通過充電后不同時間內的電壓降作為初步分選后，將分選出的電池調整電壓并串聯放電，以截止時電池間的電壓差作為衡量一致性的方法，但適用于鋰電池等精度高的電池，對于能量效率較低的水系電池，本身電池間的差異較鋰電池大，難以通過同類型方法進行確認。且該方法耗時較長，同樣存在上文所述的空間使用問題。

目前水系鈉離子電池一致性檢測方法是通過化成階段得到的內阻、容量等數據作為依據，通過將數據相似的電池歸為同組，此種方式雖耗時較短，但存在一定的極限性，如化成階段環境溫度若出現小幅波動，造成的偏差更會掩蓋原來的數據差異。故難以保證串聯使用時電池的一致性能得到確切的保證。

因此，需要找出一種快速且適用的檢測手段。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種快速判斷水系鈉離子電池組內電池性能一致性的檢測方法。