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CATL/恒大新能源電池容量測(cè)試追蹤

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年01月16日  

電池容量是電池健康狀態(tài)最重要的參數(shù),直接影響新能源汽車的滿電續(xù)航里程、電池質(zhì)保、梯次利用和原材料回收。


目前,容量測(cè)試主要是采用恒流或恒流恒壓的充電模式,先充電至充電截止電壓,再放電至放電截止電壓。


在放電過程中進(jìn)行測(cè)試,由于數(shù)據(jù)有誤差,往往需要3次以上,讓電池性能趨于穩(wěn)定。


充放電測(cè)試,耗時(shí)長(zhǎng),能耗大,需要極大人力,物力成本,同時(shí)對(duì)測(cè)控精度要求高。


因此有用模型預(yù)測(cè)替代充放電測(cè)試,雖然能節(jié)省成本,但精度有限。據(jù)高工鋰電了解,模型預(yù)測(cè)不準(zhǔn)原因主要有兩個(gè)。


圖1分容測(cè)試


第一,動(dòng)力電池除18650等圓柱型的生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化程度高以外,其余型號(hào)受人工干預(yù)環(huán)節(jié)較多、一致性較差、工藝相對(duì)不夠穩(wěn)定;第二,模型不精確,需要增加參考因素,比如多點(diǎn)曲線、脈沖充放電曲線、平臺(tái)、效率、時(shí)間等。


另外對(duì)容量測(cè)試來說,難度主要是三個(gè)方面,包括程控電源的測(cè)控精度和可靠性,電池溫度一致性,充放電能量處理效率。


程控電源電流測(cè)控精度和可靠性越高,電池充放電精度越高,容量越準(zhǔn)確。


電池溫度一致性越好,容量偏差越小。當(dāng)電池之間溫度偏差10℃時(shí),測(cè)量出的容量偏差可能超過10%以上。


充放電能量處理效率意味著能耗。效率越高,反饋到電網(wǎng)的能量越多,損耗產(chǎn)生的熱量就少一些。


其中針對(duì)電池溫度一致性,除了提升電源電流精度外,最重要的是散熱。


常用方式是用大功率空調(diào)穩(wěn)定車間環(huán)境溫度。通過合理風(fēng)道設(shè)計(jì),減少溫控死角,減小電池之間的溫度差異,進(jìn)而防止熱集聚引起的電池或設(shè)備起火。


不同材料的電池容量測(cè)試,原理相似。其能量處理效率,主要取決于標(biāo)稱工作電壓。


例如錳酸鋰3.7V,磷酸鐵鋰3.2V,三元電池3.7V,電壓最高,效率最大。


關(guān)于電池容量測(cè)試發(fā)展,一位業(yè)內(nèi)專家建議分三個(gè)層次。


第一,從成本考慮和技術(shù)突破看,可以取消電池制作中分容。通過對(duì)化成檢測(cè),選合適的統(tǒng)計(jì)模型去擬合、預(yù)測(cè)容量,進(jìn)而取消分容,不過這難度較大。


第二,通過對(duì)分容放電曲線的取點(diǎn),利用統(tǒng)計(jì)中的聚類分析,結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析軟件,對(duì)電池進(jìn)行合適的容量測(cè)試,確定分檔。


第三,運(yùn)用大數(shù)據(jù)模型在系統(tǒng)分析、規(guī)劃、設(shè)計(jì),應(yīng)用AI自適應(yīng)算法,實(shí)現(xiàn)智能化成。


值得一提的是,從專利角度看,容量測(cè)試方向最新突破代表有寧德時(shí)代和恒大新能源。


寧德時(shí)代:倍率放電測(cè)試



寧德時(shí)代的專利是提供一種電池及電池放電后容量測(cè)試方法,好處是方法簡(jiǎn)單,準(zhǔn)確程度高。


該方法測(cè)定容量,得到電池負(fù)極極片中剩余活性鋰含量,進(jìn)而準(zhǔn)確判斷出電池的實(shí)際補(bǔ)鋰程度。避免由于電池制備過程中,補(bǔ)鋰不足或過量,影響電池的后續(xù)使用。


寧德時(shí)代的專利大致實(shí)施步驟如下:


首先在25℃,以倍率電流充電至100%SOC,再放電至0%SOC,得到首周充放電過程中V-SOC曲線。其次將V-SOC曲線處理,得出電壓和對(duì)應(yīng)的SOC數(shù)值。最后將放電至0%SOC的電池拆解,然后與鋰金屬組裝成扣式半電池,進(jìn)行充放電循環(huán)測(cè)試,計(jì)算出容量。




圖2常溫下循環(huán)容量測(cè)試


圖2為實(shí)例1(補(bǔ)鋰)和對(duì)比例1(不補(bǔ)鋰)在常溫下循環(huán)容量測(cè)試圖。從中可看出對(duì)比例1電池在常溫環(huán)境下衰減至80%時(shí),最多可循環(huán)6000次,實(shí)施例1容量衰減至80%時(shí)預(yù)期可循環(huán)16000次,性能更好。


恒大新能源:恒流充放電容量測(cè)試



恒大新能源的專利是一種動(dòng)力電池系統(tǒng)容量測(cè)試方法。通過對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行充放電,對(duì)比調(diào)整前后的荷電狀態(tài)計(jì)算出動(dòng)力電池系統(tǒng)容量。


恒大新能源的專利測(cè)試大致步驟如下:


1、充放電獲取SOC-OCV特性曲線,然后分段建立模型SOC=f(OCV)。2、根據(jù)恒流充放電工況,設(shè)定容量校準(zhǔn)系數(shù),平臺(tái)電壓系數(shù),計(jì)算出動(dòng)力電池系統(tǒng)的可用容量和能量。3、再次調(diào)整充放電,再對(duì)比前后放電容量和能量計(jì)算平均值。該方法計(jì)算出的容量/能量跟實(shí)際情況誤差<±1%。


本專利提供一種減少單次容量測(cè)試時(shí)長(zhǎng),提升測(cè)試效率的動(dòng)力電池系統(tǒng)容量測(cè)試方法。該測(cè)試方法不僅減少電量損耗,而且過程簡(jiǎn)單易行,極大節(jié)約成本。



圖3測(cè)試工步調(diào)整示意圖



圖4測(cè)試步驟工況示意圖


參考文獻(xiàn):


[1]恒大新能源科技集團(tuán)有限公司一種動(dòng)力電池系統(tǒng)容量測(cè)試方法[P]:中國(guó)CN110515008A2019-11-29


[2]寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司電池及電池放電后負(fù)極極片中剩余活性鋰容量的測(cè)試方法[P]:中國(guó)CN110208716A2019-9-6


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