锂电笔记：027 分容基础

一 、原理

分容即对化成完的电池进行充放电，统计电池的容量、充电恒流比、放电平台电压、内阻进行区分，以便分档配组。

1）容量：指放电的容量，一般会循环3～5次取中间某次放电容量为额定容量。一般三元类电池充放电流为0.5C，磷酸亚铁锂为0.5C～1C，钛酸锂电池为1C，钴酸锂电池为0.2C～0.5C等；

2）充电恒流比：充电过程中，恒流充入容量/（恒流 恒压充入容量之和）*100%；

3）放电平台时间：指在电池在≈标称电压放电持续时间

二、目的意义

电池首次分容后，需静置一段时间，一般不少于15天，在这个期间，有些内在的质量问题就会表现出来，比如说自放电过大，内阻变大等等。静置期结束后，再次进行检测分容，把容量达不到等级，有质量问题的淘汰掉。

　　分容的另外一个目的是对电池进行分类组编，就是筛选出单体的内阻和容量相同的单体进行组合。组合时，只有性能很接近的才能组成电池组。比如，动力电池组为满足电动汽车的能量需求,往往需要数十支到数千支电池组成，受到系统复杂性的影响，电池组的行为有其独特性，并不是单体电池的做一个简单的加减法就能够获得电池组的性能。以我们常见的串联、并联组成的电池组为例，理想情况下所有电池组中的单体电池应该是完全一致的，但是实际上即便是同一批次生产的单体电池仍然具有性能的差异(包括容量、内阻等因素)。虽然在组成电池组之前会进行筛选，仍然无法保证所有电池性能100%一致，此外受到电池组体积的影响，不同部分的散热特性也有较多的差异，因此电池组在温度分布上也存在较大的温度梯度，上述种种因素会导致电池组内的电池在使用过程中的衰降速度并不一致，这种情况下一方面会造成电池组的可用容量下降(受到电池组中串联电池的最小容量的限制)。另一方面也可能会导致电池组安全性降低。研究显示即便是单体电池循环寿命可达1000次以上，在组成电池组时，如果没有均衡设备的保护，电池组的循环寿命可能不足200次，因此对于电池组而言，单体电池的一致性是一个非常重要的参数。

三 、对电池的影响

电池容量对温度非常敏感，温度差异大会导致容量测试不准确，电芯一致性差；同时组合电池按照容量分档方式，分容时间长，效率低，需求的分容柜资源多。

温度对电压的影响

取自放电3D电压降 (1.0-1.5mV) 电池， 按标准重新分容，下柜放置12H后放置测试中心恒温恒湿箱进行不同温度测试，每次温度稳定后1H测试电压：

从上图可以看出：60%电量电池对应电压3.90V-3.95V，电压在20-28℃范围，变化比较平稳，受温度影响较小，测试结果更准确。

（二）容量与休眠电压关系研究

电池荷电状态SOC与电池工作影响因素（如电压、电流、温度、内阻、循环寿命等）存在密切联系，研究表明，静态时开路电压法可以准确估算电池的SOC。采用该方法计算出来的SOC与电压在一定范围内具有线性关系，实际测试数据也显示二者在下图内具有很好的线性关系。

（三）分容休眠电压与容量关系

根据静态OCV估算SOC，收集分析了快速分容（恒流充电工艺）电压随休眠时间的稳定性、电压与容量的拟合线图（根据出货态60%电量的OCV进行拟合）。

从上图可以看出：休眠23min电压已稳定，容量与休眠电压有明显的相关性，可通过电压筛选出容量不良的电池，由于休眠电压与容量有良好的相关性，因此考虑按恒流充电休眠电压进行分档。

四、过程关键控制点

关键输入参数KPIV:

电流

温度（充放电倍率）

关键输出参数KPOV：

容量

五、常见问题

容量偏低：来料异常（极片，电解液），析锂，测试流程发错，温度过低

测试异常中止：断气断电保护，测试超温，误操作等

六、发展趋势

为了提高电池的循环寿命、稳定性、自放电性、安全性等电化学性能，必须严格控制锂电池的一致性或精确评定电池等级，所以对化成和分容设备的电流和电压的测量精度有很高的要求，限于传感器采集精度，目前市场上化成分容设备电流和电压的测量精度一般在千分之一左右。其对于化成而言，电流和电压的控制精度越高越高锂电池产品的质量就会越好，电流电压传感器在万分之一以上的精度是比较理想的选择。

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