锂离子电池一致性的筛选方法技术领域
本发明涉及锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种锂离子电池一致性的
筛选方法。
背景技术
锂离子电池由于具有高能量存储密度、长寿命、低自放电率、环境污染小
等特点，已逐渐成为数码产品及新能源汽车的主要动力源。
锂电池单体电压通常仅为3.0V～4.0V(公称电压为3.6V)，且容量有限，
所以在电动车、电动工具等大功率系统中，需要将几十节、上百节的锂电池串
联、并联成组使用。
由于工艺制备的局限性，即使是同批次生产出的单体电池，也会存在电压、
容量、内阻及自放电率的差异性。若不经过筛选随意配组使用，这些差异就会
严重降低整体电池组的使用寿命，所以有必要对电池进行一致性的筛查。
常用的筛查方法包括电压配组法、容量配组法、内阻匹配法。它们各有优
缺点，比如电压法操作简单，但未考虑荷载变化；容量法需按照特定的充放电
条件进行，花费时间长，测试成本高；内阻法虽可快速完成测量，但由于无法
去除极化内阻的影响而导致精确度不高。
电池的生产过程不可能完全避免灰尘和杂质，它们的存在会导致电池内部
微短路进而引发自放电现象。单体间自放电率的差异也会影响到整体电池组的
性能和使用寿命，所以配组时，还有必要对自放电率差异进行筛选。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种锂离子电池一致性的筛选方法，
用于提高锂电池组的使用寿命。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以
下技术方案：
一种锂离子电池一致性的筛选方法，它包括：
ⅰ)从被测组中随机选取数量为N的样本组，在25℃±5℃环境下，以0.2C～
1C恒流放电至预设的放点终止电压,搁置一段时间；
ⅱ)再以0.2C～1C的恒流充至预设的充电终止电压，转恒压充电至电流降
为0.05C，记录容量数据组Qi,(i＝1，2，……N)、内阻数据组Ri(i＝1，2，……
N)，并求取相应的均值
ⅲ)然后将样本搁置一段时间后，使用测试仪测其开路电压，获得Ui,(i＝1，
2，……N)，并求取相应的均值
ⅳ)进行置信区间计算：
(1)求取标准差：
S R = 1 N * Σ i = 1 N ( R ‾ - R i ) 2 ; ]]>
S Q = 1 N * Σ i = 1 N ( Q ‾ - Q i ) 2 ; ]]>
S U = 1 N * Σ i = 1 N ( U ‾ - U i ) 2 ; ]]>
(2)求取抽样平均误差：
μ R = S R / N ; ]]>
μ Q = S Q / N ; ]]>
μ U = S U / N ; ]]>
(3)计算允许误差σ：
σR＝μR*t；
σQ＝μQ*t；
σU＝μU*t；
其中，t为根据置信度p、自由度v为标准正态分布查表得到的值；
(4)求取内阻、容量、自放电率三项参数的置信区间：
R置信区间： [ R _ - σ R , R _ + σ R ] ; ]]>
Q置信区间： [ Q _ - σ Q , Q _ + σ Q ] ; ]]>
U置信区间： [ U _ - σ U , U _ + σ U ] ; ]]>
ⅴ)根据置信区间对本批次电池进行配组筛查，将位于置信区间内的电池
配对成组。
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，所述ⅳ)进行置信区间计算：t为根据置信度
p为80％～99％、自由度v为31～∞，v与样本数的关系是：v＝N-1。
根据本发明的另一个实施方案，所述ⅲ)步骤的样本放置于40℃±2℃～45℃
±2℃，90％～95％的环境下，放置时间为5～10天。
本发明还可以是：
根据本发明的另一个实施方案，所述ⅰ)步骤中的样本数N>30。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种锂离子电池一致性的筛选方法，可以结合具体情况，从实现
成本、电池组性能要求等方面考虑，设定和调整仪表精度、置信度p和自由度v
等，自放电搁置时长，要求越高，选择测试精度、置信度、自由度也相应越大，
本发明综合考虑了内阻、容量，以及测试环境的温湿度等多项因素，从而提高
了锂电池组的使用寿命。
附图说明
为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对
实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下
面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员
来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1为不同置信度、自由度对应的t值表；
图2为本发明所述方法的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限
于此。
鉴于背景技术提到的问题，考虑到锂电池的内阻、容量、自放电率统计概
率均呈标准正态分布的特点，本发明提供了一种将锂电池的电压、内阻、容量、
自放电率、环境温湿度、筛查时长、检测成本等多项因素综合考虑，结合统计
学中配对样本检验原理完成的一致性筛查方法，经实践检验，与现有技术相比
简便实用、可靠性高，可有效降低锂电池组内单体电芯差异，提高整组的使用
寿命。具体地，如图2所示，一种锂离子电池一致性的筛选方法，在完成了尺
寸、外观、印刷、安全(包括撞击、跌落、振动)等基本测试后，对同批次锂
电池的一致性进行配组筛选，步骤如下：
步骤一、首先从被测组中随机选取数量为N(N>30)的样本组，在25℃±
5℃环境下，以0.2C～1C恒流放电至规定的终止电压，搁置1h～3h；
步骤二、以0.2C～1C的恒流充至规定的终止电压，转恒压充电至电流降为
0.05C为止；搁置1h～3h，使用容量及内阻测试仪，记录容量数据组Qi,(i＝1，2，……
N)、内阻数据组Ri(i＝1，2，……N)，并求取相应的均值
步骤三、为加速自放电，缩短搁置时间，考虑到自放电率与高温高湿环境
呈正相关，将样本送入40℃±2℃～45℃±2℃，90％～95％的老化环境下，搁置
5～10天(120h～240h)后，使用测试仪测其开路电压，获得Ui,(i＝1，2，……N)，
并求取相应的均值
步骤四、进行置信度为p(80％～99％)，自由度为v(31～∞，v与样本数
的关系是：v＝N-1)时的置信区间计算：
(1)求取标准差：
S R = 1 N * Σ i = 1 N ( R ‾ - R i ) 2 ; ]]>
S Q = 1 N * Σ i = 1 N ( Q ‾ - Q i ) 2 ; ]]>
S U = 1 N * Σ i = 1 N ( U ‾ - U i ) 2 ; ]]>
(2)求取抽样平均误差：
μ R = S R / N ; ]]>
μ Q = S Q / N ; ]]>
μ U = S U / N ; ]]>
(3)计算允许误差σ：
σR＝μR*t；
σQ＝μQ*t
σU＝μU*t；
其中，t为查表得到的置信度p、自由度为v时的“t双侧分布”，也即标准
正态分布的t值，如图1所示；
(4)求取内阻、容量、自放电率(即高温高湿搁置后的开路电压)三项参
数的置信区间：
R置信区间： [ R _ - σ R , R _ + σ R ] ; ]]>
Q置信区间： [ Q _ - σ Q , Q _ + σ Q ] ; ]]>
U置信区间： [ U _ - σ U , U _ + σ U ] ; ]]>
步骤五、根据置信区间对本批次电池进行配组筛查，将内阻、容量和老化
搁置后电压落入置信区间内的电池配对成组，其余剔除，完成筛查。
另一实施例：
以下针对某品牌磷酸铁锂电池(3.2V\3.5AH)的一致性筛选配组，对本发
明进行详细说明：
ⅰ)首先从被测组中随机选取225只单体电池，在25℃±5℃环境下，以
0.2C恒流放电至2.5V，搁置1h；
ⅱ)以0.2C～1C的恒流充至3.2V，转恒压充电致电流降至0.05C为止，搁
置1h，使用容量测试仪及内阻测试仪，记录容量数据组Qi,(i＝1，2，……225)、
内阻数据组Ri(i＝1，2，……225)，将数据组录入Excel表，利用“AVERAGE”
函数求出均值
ⅲ)将样本送入45℃±2℃，95％的环境下，搁置7天，然后测其电压，获
得Ui,(i＝1，2，……225)，录入Excel表求出对应的均值
ⅳ)选取置信度为95％，自由度为∞，进行置信区间计算：
(1)利用Excel的“STDEV”函数求取标准差：
S R = 1 225 * Σ i = 1 225 ( R ‾ - R i ) 2 ; ]]>
S Q = 1 225 * Σ i = 1 225 ( Q ‾ - Q i ) 2 ; ]]>
S U = 1 225 * Σ i = 1 225 ( U ‾ - U i ) 2 ; ]]>
(2)求取抽样平均误差：
μ R = S R = / 225 ; ]]>
μ Q = S Q / 225 ; ]]>
μ U = S U / 225 ; ]]>
(3)计算允许误差σ：
σR＝μR*1.960；
σQ＝μQ*1.960；
σU＝μU*1.960；
其中，“1.960”为查T值表，由双侧置信度为95％、样本数为∞对应栏得到；
(3)求取内阻、容量、自放电后电压三项参数的置信区间：
R置信区间： [ R _ - σ R , R _ + σ R ] ; ]]>
Q置信区间： [ Q _ - σ Q , Q _ + σ Q ] ; ]]>
U置信区间： [ U _ - σ U , U _ + σ U ] ; ]]>
ⅴ)根据置信区间进行筛查和剔除，将内阻、容量和自放电率落入置信
区间内的电池编为一组，其余剔除。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是
与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，
指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述
的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一
个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，
所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的
范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应
该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和
实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公
开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变
型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人
员来说，其他的用途也将是明显的。