[發(fā)明專利]一種可直接進(jìn)行梯次利用的鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210664618.2
• 申請(qǐng)日: 2022-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN115149130A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱明海;代云飛;孟云;尤兆坤;崔文杰;馬云飛;錢豐瑾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華富（江蘇）鋰電新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/48
• 分類號(hào): H01M10/48;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

本發(fā)明涉及一種可直接進(jìn)行梯次利用的鋰離子電池及其制備方法，所述鋰離子電池包括若干電芯和感知系統(tǒng)，所述電芯的內(nèi)部或外部設(shè)置有若干傳感器，所述傳感器實(shí)時(shí)感知電芯在使用過(guò)程中的特征信息，所述感知系統(tǒng)讀取傳感器感知的電芯特征信息，并通過(guò)這些特征信息以一定的算法與評(píng)估方法估算每只電芯的實(shí)時(shí)SOH。本發(fā)明通過(guò)感知系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知鋰離子電池每只電芯的SOH狀態(tài)，并以SOH為指標(biāo)判定電芯是否符合梯次利用標(biāo)準(zhǔn)，免去了傳統(tǒng)梯次利用過(guò)程中電芯拆解之后的狀態(tài)分選過(guò)程，有效降低了梯次利用的人工成本和時(shí)間成本，提升梯次利用電池再次使用過(guò)程中的安全性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可直接進(jìn)行梯次利用的鋰離子電池及其制備方法，屬于鋰離子電池及其二次利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池的市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，退役電池的梯次利用越來(lái)越受到重視。鋰離子電池的使用方式一般是以多只單體電芯串并聯(lián)組成電池組進(jìn)行使用的，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用達(dá)到退役要求后，組內(nèi)單體電池之間的狀態(tài)及性能差異凸顯，因此對(duì)退役電池進(jìn)行梯次利用必須要找出組內(nèi)的異常電芯及差異性較大的電芯，從而實(shí)現(xiàn)梯次利用的有效性，避免梯次利用時(shí)產(chǎn)生安全性和可靠性問(wèn)題。

從梯次利用的方法上看，目前大部分研究都是先將電池組拆解成單體電芯后再進(jìn)行篩選和性能判定。專利CN113118056A提供了一種鋰電池梯次利用篩選方法，包括：步驟1：將退役電池包進(jìn)行拆解，拆解成電池模組；步驟2：對(duì)電池模組初步篩選，篩選剔除外觀以及化學(xué)性質(zhì)不符合要求的電池模組；步驟3：步驟2篩選出的模組進(jìn)行模組均衡后進(jìn)行容量檢測(cè)，剔除不滿足容量要求的電池模組；步驟4：針對(duì)步驟3中篩選后的電池模組，預(yù)先設(shè)置模組容量區(qū)間，將處于同一容量區(qū)間的電池模組作為同一擋位可被梯次利用的電池組。專利CN108767340A提供了一種鋰離子電池梯次利用的分組方法，首先將鋰電池拆解成單體電池；將每一套鋰電池系統(tǒng)的電池單獨(dú)分級(jí)，先按照拆解時(shí)的電壓和內(nèi)阻分級(jí)，電壓和內(nèi)阻根據(jù)電池?cái)?shù)量和梯次利用要求確定；然后將同一套系統(tǒng)的電池匯總分容，分容后根據(jù)電池容量大小進(jìn)行分級(jí)；根據(jù)拆解時(shí)電池系統(tǒng)的銘牌，判定初始電池的容量，從而判定分容后電池的剩余比例；再將不同套系統(tǒng)的電池容量匯總；分容最后一步充電，將電池充至上限電壓將電池充滿電或其它固定電壓，測(cè)試電池電壓，作為第二次電壓分級(jí)；將上述四次分級(jí)的數(shù)據(jù)匯總記錄，根據(jù)分級(jí)數(shù)據(jù)，將電池配組，重新組裝后投入使用。

這些方法由于無(wú)法掌握電池組內(nèi)每只電芯準(zhǔn)確的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和在梯次利用前的狀態(tài)特征，因此都需要先將電池組拆解成單體電芯后再進(jìn)行篩選和性能判定，才能實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的梯次利用。

電芯性能差異性判斷方面，目前大多數(shù)研究集中利用電芯的特征參數(shù)進(jìn)行電芯性能的狀態(tài)和性能預(yù)測(cè)。專利CN113996564A提供了一種基于特征數(shù)值分析的鋰電池梯次利用分選方法及裝置，獲取對(duì)每個(gè)待測(cè)電池進(jìn)行多次測(cè)量后得到的變化參數(shù)；根據(jù)所述開路電壓，對(duì)每個(gè)所述待測(cè)電池進(jìn)行第一次篩選，確定第一分選電池；根據(jù)所述第一分選電池進(jìn)行充放電測(cè)試，確定多種電學(xué)性質(zhì)參數(shù)，并統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布圖；基于機(jī)器學(xué)習(xí)，根據(jù)所述正態(tài)分布圖對(duì)所述第一分選電池進(jìn)行分類，判斷是否合格。專利CN111695642A提供了一種適用于梯次利用的電池模組篩選方法，首先，綜合考慮退役動(dòng)力電池內(nèi)外部特性，辨識(shí)影響電池模組特性的主要參數(shù)。其次，根據(jù)主要參數(shù)建立單體電池與電池模組對(duì)應(yīng)的SOC，SOH表征關(guān)系；最后，根據(jù)電池模組表征出的靜動(dòng)態(tài)參數(shù)，對(duì)電池模組進(jìn)行第一次篩選，預(yù)測(cè)電池模組的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)電池模組進(jìn)行第二次篩選，保證重組的電池模組特性更為相近。

這些方法在電芯性能和狀態(tài)判斷的數(shù)據(jù)來(lái)源上存在片面性，且算法較為復(fù)雜，無(wú)法反應(yīng)電池組內(nèi)電芯在使用過(guò)程中的全歷史狀態(tài)變化。因此難以有效實(shí)現(xiàn)梯次利用電池的安全性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可直接進(jìn)行梯次利用的鋰離子電池及其制備方法，其具體技術(shù)方案如下：