1.本发明涉及锂离子电池测试领域，具体的涉及一种锂离子电池容量的预测方法。
背景技术：
2.锂离子电池作为能量的载体，最重要的是其可承载能量的多少。也就是电池的容量。电池的容量是其一项重要性能参数。在电池进行配组过程中，电池模组的容量由容量最低的电池决定——木桶理论,另外，电池容量差异大，组成模组以后会造成整体循环寿命降低。因此，电池在出货前需要进行容量分选及配组。
3.目前电池容量采用充放电设备，进行一定电流条件下的充放电测试，以确定电池的充放电容量。而随着电池产量的不断提升，电池容量测试所需的设备及通道不断增加。另外，为了加快电池容量测量，充放电电流都不会太低，充放电过程中会造成电池温度上升。而温度对电池容量的影响非常大。会造成分选和配组发生错误。
4.大量研究拟解决这一耗能大、测量精度差等问题。文献《cn101504443a一种锂离子电池放电容量的预测方法》中，将锂离子电池前10min恒流放电过程的路端电压作为输入，用bp神经网络模型输出电池放电容量。《cn102608535a一种锂离子电池容量的预测方法》中，根据ocv和容量平均值cm来确定电池预测容量。《cn111650518a一种锂离子电池全容量预测方法》中，采用测试相同型号的待测电芯的区间容量得到相关曲线，根据相关曲线预测所述待测电芯的全容量。《cn112034367a锂离子电池容量预测方法及系统》中，通过基准充放电容量和温度，来预测其他电池容量。以上各种容量预测方法基本上都还是在充放电基础上进行大数据形式的分析，而且所有电池都需要进行半流程或者较少流程的充放电形式，根据前面所述，进行电池充放电即会造成容量测量的偏差以及对能耗即成本的增加。
技术实现要素：
5.本发明针对现有技术的不足，提供一种新型的锂离子电池容量的预测方法。
6.本发明一种锂离子电池容量的预测方法，技术方案是首先采用扣电进行正负极配方对应的容量测量，在确定的正负极配方和正负极活性容量比（np比）下，进行扣式电装配；然后在恒定的温度下对扣式电池进行充放电测试，然后确定正极活性物质对应的充电和放电容量是多少；另外，在卷绕机上加装面密度测试仪，在极片进入卷针前测量正极极片活性物质重量，从而得到每支电池中正极的活性物质量，根据扣电得到的活性物质克容量，则能确定电池对应的容量。
7.本发明方法可减少了后续的充放电流程，减少能耗，降低投资费用。并且，有利于电池配组分选。该方法温度稳定，容量可靠，操作简单，显著易于大规模的生产和应用。
8.一种锂离子电池容量的预测方法，具体步骤如下：（1）按照设计配比制作正、负极极片，铳切成扣电大小极片，对铳好的极片进行称重，得出正极活性物质的重量；用一正一负和一片隔膜制备成扣式电池，在恒温箱中进行充放电，测量不同充放电电流下的扣电容量，得出正极活性物质不同充放电电流下的克容量；
（2）在卷绕机上加装面密度测试仪，进入卷针前测量正极活性物质的质量，确认每个极组中正极活性物质的质量；（3）根据扣电测量不同充放电电流下的活性物质克容量值，计算出电池所含活性物质量下对应的电池容量值。
9.所述步骤（1）中所铳扣电极片可以是任意形状，优选为圆形。
10.所述铳极片为一半带有活性物质另一半为空箔结构，空箔由金属片压紧与扣电正负极相连；正负极片中活性物质、导电剂以及胶的比例与量产电池配方相同，这样能得到与量产电池相同的正负极容量比。
11.恒温箱要求控制温度为室温条件；采用不同电流对扣电进行充放电，要求不同电流充电时，放电电流恒定，不同电流放电时，充电电流恒定。
12.上述恒温箱的温度控制为23
±
3℃，优选为25℃；上述不同电流充放电，通常指0.2c、0.5c、1c、2c，可根据实际产品需要进行电流调整；上述不同电流充电时，放电为固定电流，优选为0.5c电流，不同电流放电时，充电为固定电流，优选为0.5c电流；所述步骤（2）中面密度测试仪采用射线进行采集数据，需进行辐射防护，可采用x射线、β射线等。
13.本发明的方法具有以下优点：（1）该容量预测方法要求条件简单，方法简易，可广泛适用；（2）该方法从容量提供的源头上进行容量测量，精准的得到电池的容量；（3）该方法可减少后续的充放电流程，减少能耗，降低投资费用；（4）该方法可对量产电池进行快速分选，有利于电池包的配组；（5）该方法工艺简单，重复性好，工业生产前景广阔。
14.本发明采用x射线测量极组中正极活性物质量的方式，制备了一种新型锂离子电池容量预测装置。优点在于电池制备过程必须经历的卷绕过程中加入正极活性物质重量测量装置，结合扣电得到的正极活性物质充放电容量，得到电池的充放电容量。优点在于从容量提供的源头上进行容量测量，精准的得到电池的容量。减少了后续的充放电流程，减少能耗，降低投资费用。并且，有利于电池配组分选。显著易于大规模的生产和应用。
具体实施方式
15.实施例
16.一种锂离子电池容量的预测方法及装置,步骤如下：（1）按照配比：正极：
磷酸铁锂/导电剂/胶=96.5/1.5/2；负极：石墨/分散剂/粘结剂/导电剂=96.2/1.3/1.5/1，制作正、负极极片，正极采用磷酸铁锂材料，负极采用石墨材料。极片为涂布单面极片，碾压密度与电池中极片碾压密度相同。将极片铳切成直径为25mm的圆片，对铳好的极片进行称重。根据活性物质的配比（正极主料占比96.5%），计算得出正极活性物质的重量。用一正一负和一片隔膜沾满电解液制备成扣式电池。在恒温箱中进行
充放电，测量3ma电流（约为0.5c）下一组（10个）扣式电池放电容量。得出正极活性物质3ma电流下的平均放电克容量（见表1）。
17.（2）在卷绕机上选用大成公司β射线面密度测试仪，在进入卷针前测量正极活性物质的质量。根据测量的质量，结合
正极材料的配比（主料占比96.5%），计算出极组中正极活性物质的质量。此次共统计并计算了12只电池正极活性物质的重量。
18.（3）根据扣电测量3ma电流下的活性物质克容量值，计算出电池所含活性物质量对应的电池容量值（约为0.5c放电容量）。
19.（4）将12只电池在25
±
1℃恒温箱中进行0.5c充电，0.5c放电测试，得到每只电池0.5c放电容量，并将此容量与预测容量对比（见表2）。可见容量误差在2
‰
以内，确认该方法可行。
20.表一：扣电容量及活性物质克容量表2电池实际容量与预测容量的数据对比结果
编号电池正极物质重量/g电池正极活性物质重量/g按克容量计算容量/mah实测电池容量/mah容量差值173.430270.713210048.8410032.660.17%273.577070.854610068.9310054.800.14%373.282470.571010028.6310017.450.17%473.210170.501310018.7310006.150.13%573.466870.748610053.8610039.480.17%673.246870.536610023.7510010.510.13%
773.210170.501310018.7310004.510.17%873.437570.720310049.8510036.710.13%973.298170.586110030.7710016.630.17%1073.723670.995810089.0010075.120.14%1173.210170.501310018.7310004.980.17%1273.576970.854510068.9210054.860.14%技术特征：
1.一种锂离子电池容量的预测方法，其特征在于，按照下述步骤进行：（1）按照设计配比制作正、负极极片，铳切成扣电大小极片，对铳好的极片进行称重，得出正极活性物质的重量；用一正一负和一片隔膜制备成扣式电池，在恒温箱中进行充放电，测量不同充放电电流下的扣电容量，得出正极活性物质不同充放电电流下的克容量；（2）在卷绕机上加装面密度测试仪，进入卷针前测量正极活性物质的质量，确认每个极组中正极活性物质的质量；（3）根据扣电测量不同充放电电流下的活性物质克容量值，计算出电池所含活性物质量下对应的电池容量值。2.根据权利要求1所述的锂离子电池容量的预测方法，其特征在于，所述步骤（1）中正负极片中活性物质、导电剂以及胶的比例与量产电池配方相同。3.根据权利要求1所述的锂离子电池容量的预测方法，其特征在于，恒温箱要求控制温度为室温条件；采用不同电流对扣电进行充放电，要求不同电流充电时，放电电流恒定，不同电流放电时，充电电流恒定。4.根据权利要求1所述的锂离子电池容量的预测方法，其特征在于，所述步骤（2）中卷绕机上加装面密度测试仪，采用x射线或β射线设备。
技术总结
本发明公开了一种锂离子电池容量的预测方法。本发明首先采用扣电进行正负极配方对应的容量测量，在确定的正负极配方和正负极活性容量比（NP比）下，进行扣式电装配；然后在恒定的温度下对扣式电池进行充放电测试，然后确定正极活性物质对应的充电和放电容量是多少；另外，在卷绕机上加装面密度测试仪，在极片进入卷针前测量正极极片活性物质重量，从而得到每支电池中正极的活性物质量，根据扣电得到的活性物质克容量，则能确定电池对应的容量。本发明从容量提供的源头上进行容量测量，精准的得到电池的容量。减少了后续的充放电流程，减少能耗，降低投资费用。降低投资费用。
技术研发人员：陈英龙 于利伟 丁照石
受保护的技术使用者：天津力神电池股份有限公司
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/8/12
声明：
“锂离子电池容量的预测方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：天津力神电池股份有限公司
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2024年12月06日 ~ 08日 
