一种筛选锂离子异常电池的方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种筛选锂离子异常电池的方法。

背景技术

在锂离子电池制程中，必须要对电池进行筛选以排除异常电芯。引起电芯异常的原因主要有自放电异常和漏液异常。

电池的自放电是指在外电路断开时，由电池内部自发反应引起的电池容量损失。导致锂电池自放电异常的原因很多，主要分为物理微短路和化学反应两种。物理微短路是造成锂电池低压的直接原因，其直接表现是电池在常温、高温存储一段时间后，电池电压低于正常截止电压。与化学反应引起自放电相比，物理微短路引起的自放电是不会造成锂电池容量不可逆的损失的。引起物理微短路的情况很多，主要有以下几种：粉尘和毛刺、金属异物、辅材的金属杂质等。化学反应引起的自放电主要分为如下几种：水分、电解液溶剂、SEI膜不稳定、封装不良等。

现有解决物理自放电异常的措施有：a.极片毛刺，主要通过定期保养、维护和更换极片切刀的方式加以改善；b.粉尘和金属碎屑等问题，主要通过产线6S控制，比较先进的产线会增加FFU降低制成过程中粉尘的影响；FFU设备简化理解就是在极片制成过程中容易产生粉尘的工序加上一个鼓风和吸尘的装置，该装置能从一定程度上减少粉尘引入电池的风险，较大程度的降低了粉尘造成电池自放电的异常的故障率，虽然效果明显，但是该装置造价高昂，一些传统的工艺生产线难以实现。化学反应引起的自放电异常，现阶段工厂主要通过控制来料质量，车间水分含量来有效解决。

导致锂电池漏液异常的原因很多，主要分为物理缺陷漏液和化学腐蚀漏液两种。物理缺陷漏液主要有极柱密封不良、封钢珠不良、防爆阀破损、焊缝漏液、铝壳异常破损等。化学腐蚀漏液主要是电芯负极与壳体接触，铝壳在高电压下发生嵌锂反应，进一步腐蚀漏液。

传统电池制程工艺对明显自放电异常电芯筛选效果明显，但对于隐性自放电以及漏液异常电芯很难筛选出来，这也是为什么市场上含有大量自放电异常电芯出现的原因。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种筛选锂离子异常电池的方法，通过在现有锂离子电池制程工艺中增加夹具固定压紧、化成后补电至高SOC、振动等筛选工艺步骤，极大程度提高了对异常电池的识别力度。

本发明提出的一种筛选锂离子异常电池的方法，步骤如下：

S1、将经化成处理后的锂离子电池用夹具固定压紧，然后进行补电处理，再进行振动测试，静置，筛选出外观明显异常的电池；

S2、将经S1筛选后的剩余电池进行分容处理，并计算容量保持率，筛选出外观明显异常或保持率异常的电池；

S3、将经S2筛选后的剩余电池静置，然后搁置并记录搁置前后的电压值，计算K值，筛选出K值异常的电池。

优选地，S1中，夹具与电池接触面的材质为绝缘材质，夹具大小要覆盖住电池。

在本发明中，采用夹具对电池进行约束，使得极片间距离更加紧密，便于粉尘等异物刺穿隔膜，从而可以通过自放电异常被筛选出来。

在本发明中，夹具压力可根据电池大小、容量确定，且与振动装置相匹配。

优选地，S1中，补电处理是将经化成处理后的锂离子电池的电量补至50-100％SOC。

上述化成处理是按照现有技术进行化成，化成后的电池电量为10-20％SOC，然后将上述电池补电至高SOC，其目的是在高SOC下极片厚度较大，同样是为了使电芯极片间距离更加紧密，便于粉尘等异物刺穿隔膜，通过自放电异常被筛选出来。

优选地，S1中，振动测试后静置8-24h。

在本发明中，补电和静置操作中，所用的电池托盘的材质为阻燃非导体材料。

优选地，S1中，振动测试采用GBT-31467电池包振动参数，振动时间为0.5-2h。

在本发明中，增加振动处理，其目的是为了模拟整车运行状态，增加极片摩擦，暴露出极片不平整点(异物、毛刺等)，加速因不平整导致的隔膜刺穿带来的自放电异常电池暴露；同时振动另一个目的是在于测试电芯的壳体稳定性，振动能加速暴露电芯存在的隐性漏液点。

优选地，S1中，静置是将电池存放在带有防爆排气装置的密闭房间内。

优选地，S2中，容量保持率异常是指容量保持率≤96％；其中，容量保持率＝Q1×100％/C，Q1为电池分容静置后的首次放电容量，C为电池补电后的充入容量。

优选地，S3中，K值异常是指K＞2；其中，K＝(V2-V1)×1000/d，V1为搁置前的电压，V2为搁置后的电压。

有益效果：传统锂离子电池制程工艺中是将电池化成清洗后静置再分容处理，相较于传统工艺，本发明在化成清洗工段后、静置分容前，增加了夹具固定、补电和振动处理，具体的，是将电池用夹具约束，然后上分容柜补电，将补电后电池放置到振动装置上，振动一段时间后，进行分容操作。其中，增加夹具目的是为了使电芯极片间距离更加紧密，便于粉尘等异物刺穿隔膜，加速自放电异常电池被筛选出来；补电至高SOC，其主要目的是在高SOC下极片厚度较大，同样是为了使电芯极片间距离更加紧密，便于粉尘等异物刺穿隔膜，通过自放电异常被筛选出来；增加振动装置，在电池组装成电池组之前就进行筛选，其目的是为了模拟整车运行状态，增加极片摩擦，暴露出极片不平整点(异物、毛刺等)，加速因不平整导致的隔膜刺穿带来的自放电异常电池暴露，同时振动另一个目的是在于测试电芯的壳体稳定性，振动能加速暴露电芯存在的隐性漏液点。本发明通过在现有锂离子电池制程工艺中增加夹具固定压紧、化成后补电至高SOC、振动等筛选工艺步骤，极大程度提高了对异常电池的识别力度，能有效筛选出异常电池，降低异常电池进入后续工段，从而保证电池出厂合格率，降低了售后维修成本。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1(23Ah方形电池)

一种筛选锂离子异常电池的方法，步骤如下：

a、将经化成、清洗后的电池表面水分吹干，用夹具夹紧，夹具压力23Kgf，运至补电柜，以0.2C的电流将电池电量补满；

b、将上述补满电的电池送至带有防爆、排气、加热装置房间的振动台上，按照国标GBT-31467电池包震动参数设置，振动时间1h；

c、将上述振动后的电池静置8h后的电池运出来，剔除掉外观明显存在异常的电池(胀气、漏液、烧蚀等)，剩余电池进入分容柜进行分容处理，并计算电池的容量保持率n值，剔除胀气、漏液、烧蚀或n≤96％的电池，其中，n＝Q1×100％/C，Q1为电池分容静置后的首次放电容量，C为电池补电后的充入容量，分容处理后的电池的剩余电量为5％SOC；

d、将上述电池静置24h，然后检测电池的电压V1和内阻R1，剔除异常电池；

e、将上述电池静置7天，然后检测电池的电压V2和内阻R2，计算K值，剔除V2≤2.0V或K值＞2的电池，其中，K＝(V2-V1)×1000/d，d为搁置的天数。

实施例2(105Ah方形电池)

a、将经化成、清洗后的电池表面水分吹干，用夹具夹紧，夹具压力105Kgf，运至补电柜，以0.2C的电流将电池电量补满；

b、将上述补满电的电池送至带有防爆、排气、加热装置房间的振动台上，按照国标GBT-31467电池包震动参数设置，振动时间2h；

c、将上述振动后的电池静置12h后的电池运出来，剔除掉外观明显存在异常的电池(胀气、漏液、烧蚀等)，剩余电池进入分容柜进行分容处理，并计算电池的容量保持率n值，剔除胀气、漏液、烧蚀或n≤96％的电池，其中，n＝Q1×100％/C，Q1为电池分容静置后的首次放电容量，C为电池补电后的充入容量，分容处理后的电池的剩余电量为5％SOC；

d、将上述电池静置24h，然后检测电池的电压V1和内阻R1，剔除异常电池；

e、将上述电池静置7天，然后检测电池的电压V2和内阻R2，计算K值，剔除V2≤2.0V或K值＞2的电池，其中，K＝(V2-V1)×1000/d，d为搁置的天数。

实施例3(15Ah圆柱电池)

a、将经化成、清洗后的电池表面水分吹干，用夹具夹紧，夹具压力15Kgf，运至补电柜，以0.1C的电流将电池电量补满；

b、将上述补满电的电池送至带有防爆、排气、加热装置房间的振动台上，按照国标GBT-31467电池包震动参数设置，振动时间0.5h；

c、将上述振动后的电池静置16h后的电池运出来，剔除掉外观明显存在异常的电池(胀气、漏液、烧蚀等)，剩余电池进入分容柜进行分容处理，并计算电池的容量保持率n值，剔除胀气、漏液、烧蚀或n≤96％的电池，其中，n＝Q1×100％/C，Q1为电池分容静置后的首次放电容量，C为电池补电后的充入容量，分容处理后的电池的剩余电量为5％SOC；

d、将上述电池静置24h，然后检测电池的电压V1和内阻R1，剔除异常电池；

e、将上述电池静置7天，然后检测电池的电压V2和内阻R2，计算K值，剔除V2≤2.0V或K值＞2的电池，其中，K＝(V2-V1)×1000/d，d为搁置的天数。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。