本發(fā)明涉及電池檢測(cè)領(lǐng)域的一種鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備容量衰減判斷方法。

背景技術(shù)：

鈉硫電池是一種大容量、長(zhǎng)壽命的高溫二次電池,在削峰填谷、新能源并網(wǎng)、智能電網(wǎng)建設(shè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。正常情況下隨著充放電循環(huán)的不斷進(jìn)行，容量逐漸緩慢衰減，鈉硫電池具有約4500次的循環(huán)壽命，然而由于鈉硫電池單體的材料選用不當(dāng)，或者鈉硫電池單體的材料質(zhì)量問題，或者充放電制度不合理導(dǎo)致濫用，或者其他未可預(yù)知的原因?qū)е骡c硫儲(chǔ)能設(shè)備容量非正常衰減在一定程度上限制了鈉硫電池的應(yīng)用，因此對(duì)鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量衰減進(jìn)行判斷并給用戶提出使用建議具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備容量衰減判斷方法，其具有靈敏度高、可執(zhí)行性好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：1.一種鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備容量衰減判斷方法，包括下列步驟：

第一放電步驟：以額定放電電流對(duì)運(yùn)行中的鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行恒流放電，并放電至放電截止電壓，擱置1～24h；

充電步驟：以額定充電電流對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行恒流充電，并充電至充電截止電壓，計(jì)量充電容量Q_c,擱置1～24h；

第二放電步驟：以額定放電電流對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行恒流放電，并放電至放電截止電壓，計(jì)量放電容量Q_d；

庫(kù)倫效率計(jì)算步驟：庫(kù)倫效率η計(jì)算公式為：

衰減判斷步驟：當(dāng)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率大于等于101％或小于等于99％，判斷所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量出現(xiàn)衰減。

進(jìn)一步的，所述充電步驟中，在所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的電壓達(dá)到充電截止電壓后，繼續(xù)恒壓充電，直至充電電流減小至額定充電電流的10％。

進(jìn)一步的，衰減判斷步驟中，若出現(xiàn)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率大于等于105％或小于等于95％，判斷所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量出現(xiàn)非正常衰減，所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備必須進(jìn)行報(bào)廢或更新。

進(jìn)一步的，衰減判斷步驟后還有庫(kù)倫效率比較步驟，即將第n次測(cè)得的所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η_n，與第n-1次測(cè)得的所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η_n-1進(jìn)行比較，若通過(guò)比較得到|η_n-η_n-1|≥1％，則判斷所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量出現(xiàn)非正常衰減，所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備必須進(jìn)行報(bào)廢或更新。

再進(jìn)一步的，任意相鄰兩次檢測(cè)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率之間的時(shí)間間隔為一周至一年。

再進(jìn)一步的，在對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行任意一次庫(kù)倫效率的檢測(cè)時(shí)，若所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率大于等于101％或小于等于99％，則縮短該次與下次對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行庫(kù)倫效率檢測(cè)之間的間隔時(shí)間。

進(jìn)一步的，所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備為鈉硫電池單體、鈉硫電池組、鈉硫電池模塊或鈉硫電池電站中的一種。

采用了本發(fā)明的一種鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備容量衰減判斷方法的技術(shù)方案，包括下列步驟：第一放電步驟：以額定放電電流對(duì)運(yùn)行中的鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行恒流放電，并放電至放電截止電壓，擱置1～24h；充電步驟：以額定充電電流對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行恒流充電，并充電至充電截止電壓，計(jì)量充電容量Q_c,擱置1～24h；第二放電步驟：以額定放電電流對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行恒流放電，并放電至放電截止電壓，計(jì)量放電容量Q_d；庫(kù)倫效率計(jì)算步驟：庫(kù)倫效率η計(jì)算公式為：衰減判斷步驟：當(dāng)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率大于等于101％或小于等于99％，判斷所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量出現(xiàn)衰減。其技術(shù)效果是：其具有具有靈敏度高、可執(zhí)行性好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備容量衰減判斷方法的實(shí)施例中鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率變化圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過(guò)具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明：

本發(fā)明一種鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備容量衰減判斷方法對(duì)鈉硫電池單體、鈉硫電池組或者鈉硫電池模塊或者鈉硫電池電站等鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備都適用。

作為鈉硫儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成單元，鈉硫電池單體以β"-Al₂O₃電解質(zhì)陶瓷管為電解質(zhì)和隔膜，因此沒有副反應(yīng)、無(wú)自放電，充放電循環(huán)的庫(kù)倫效率η一般為100％，或者在100％附近很小的范圍波動(dòng)。但是當(dāng)鈉硫電池單體的容量發(fā)生衰減時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)充電容量Q_c小于放電容量Q_d，或者放電容量Q_d小于充電容量Q_c的現(xiàn)象，或者有時(shí)充電容量Q_c小于放電容量Q_d，有時(shí)放電容量Q_d小于充電容量Q_c的現(xiàn)象，上述三種現(xiàn)象對(duì)應(yīng)稱為充電容量衰減、放電容量衰減和容量衰減，體現(xiàn)在庫(kù)倫效率η上就對(duì)應(yīng)是庫(kù)倫效率η大于100％，或者庫(kù)倫效率η小于100％，或者庫(kù)倫效率η出現(xiàn)劇烈波動(dòng)有時(shí)大于100％有時(shí)又小于100％。綜上所述，通過(guò)監(jiān)測(cè)充放電循環(huán)中的庫(kù)倫效率η變化就可以對(duì)鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量衰減進(jìn)行判斷。

具體方法如下，包括如下步驟：

第一放電步驟：將運(yùn)行中的鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備切換至離網(wǎng)狀態(tài)，以額定放電電流對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行恒流放電，并放電至放電截止電壓，擱置1～24h，使鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備穩(wěn)定。

充電步驟：以額定充電電流對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行恒流充電，并充電至充電截止電壓，計(jì)量充電容量Q_c,擱置一段時(shí)間，比如1～24h，以使鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備穩(wěn)定。在鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的電壓達(dá)到充電截至電壓后，計(jì)量充電容量Q_c之前，還可對(duì)鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備繼續(xù)恒壓充電一段時(shí)間，以使充電容量Q_c充分接近所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的額定容量。恒壓充電至充電電流為額定充電電流的10％，或按說(shuō)明書進(jìn)行恒壓充電。

第二放電步驟：以額定放電電流對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行恒流放電，并放電至放電截止電壓，計(jì)量放電容量Q_d。

庫(kù)倫效率計(jì)算步驟：庫(kù)倫效率η計(jì)算公式為：

衰減判斷步驟：當(dāng)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η大于等于101％或小于等于99％，判斷所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量出現(xiàn)衰減，表示所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備盡管還可使用，但用戶必須注意鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量出現(xiàn)的衰減。

若所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η大于等于105％或小于等于95％，判斷所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量出現(xiàn)非正常衰減，所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備必須進(jìn)行報(bào)廢或更新。包括：鈉硫電池單體進(jìn)行報(bào)廢，鈉硫電池組或鈉硫電池模塊整體報(bào)廢或?qū)ζ渲械牟糠肘c硫電池單體進(jìn)行更新。鈉硫電池電站中的部分鈉硫電池組或鈉硫電池模塊進(jìn)行更新。

庫(kù)倫效率比較步驟，每隔一段時(shí)間，可以是一周至一年之間的固定的時(shí)間間隔，比如3個(gè)月，或者每隔一定的充放電循環(huán)次數(shù)，或者每次例行維修時(shí)，或者在需要進(jìn)行的任何時(shí)候，都要對(duì)鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η進(jìn)行檢測(cè)，并將第n次所檢測(cè)到的所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η_n，與第n-1次測(cè)得的所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η_n-1進(jìn)行比較，若通過(guò)比較得到|η_n-η_n-1|≥1％，判斷所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的容量出現(xiàn)非正常衰減，所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備必須進(jìn)行報(bào)廢或更新。比如第n次測(cè)得的所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η_n為99.45％，第n-1次測(cè)得的所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η_n-1為100.55％，盡管兩次檢測(cè)到的所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率均在99％～101％之間，但是因?yàn)閨η_n-η_n-1|≥1％，則仍舊判斷所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備出現(xiàn)了非正常衰減。

若對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行任意一次庫(kù)倫效率η的檢測(cè)時(shí)，若所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備的庫(kù)倫效率η大于等于101％或小于等于99％，則縮短該次與下次對(duì)所述鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行庫(kù)倫效率η檢測(cè)之間的間隔時(shí)間。

實(shí)施例1：

某一型號(hào)鈉硫電池單體參數(shù)如下：鈉硫電池單體容量350Ah，放電截止電壓1.75V，充電截止電壓2.5V，額定放電電流50A，額定充電電流25A。

其中一節(jié)鈉硫電池單體進(jìn)行工況條件下的充放電循環(huán)試驗(yàn)，規(guī)定每隔3個(gè)月進(jìn)行一次庫(kù)倫效率η檢測(cè)。

該節(jié)鈉硫電池單體的初始的充電容量Q_c為355Ah，初始的放電容量Q_d為355.1Ah，因此初始庫(kù)倫效率

第3個(gè)月對(duì)該節(jié)鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率進(jìn)行第一次檢測(cè)時(shí)，該節(jié)鈉硫電池單體的充電容量Q_c為354.9Ah，放電容量Q_d為355.1Ah，因此第一次測(cè)得的鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率為:

第6個(gè)月對(duì)該節(jié)鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率進(jìn)行第二次檢測(cè)時(shí)，該節(jié)鈉硫電池單體的充電容量Q_c為354.3Ah，放電容量Q_d為354.9Ah，因此第二次測(cè)得的鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率為:

第9個(gè)月第三次檢測(cè)時(shí)所測(cè)得的鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率η₃為100.1％。第12個(gè)月第四次檢測(cè)時(shí)所測(cè)得的鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率η₄為100.07％。第15個(gè)月第五次檢測(cè)時(shí)所測(cè)得的鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率η₅為100.11％。

第18個(gè)月對(duì)該節(jié)鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率進(jìn)行第六次檢測(cè)時(shí)，該節(jié)鈉硫電池單體的充電容量Q_c為348Ah，放電容量Q_d為352.9Ah，因此第六次測(cè)得的鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率為:

表明該節(jié)鈉硫電池單體的容量出現(xiàn)衰減，此時(shí)電池管理系統(tǒng)需要提醒用戶該節(jié)鈉硫電池單體的容量出現(xiàn)了衰減，需要格外關(guān)注。因此每隔一周進(jìn)行一次庫(kù)倫效率檢測(cè)。

試驗(yàn)第18個(gè)月又一周時(shí)對(duì)該節(jié)鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率進(jìn)行第七次檢測(cè)時(shí)，該節(jié)鈉硫電池單體的的充電容量Q_c為332Ah，放電容量Q_d為315.3Ah，因此第七次測(cè)得的鈉硫電池單體的庫(kù)倫效率為:

表明該節(jié)鈉硫電池單體的容量出現(xiàn)非正常衰減，此時(shí)電池管理系統(tǒng)需要提醒用戶該節(jié)鈉硫電池單體的容量出現(xiàn)了非正常衰減，在條件允許時(shí)需要對(duì)該節(jié)鈉硫電池單體進(jìn)行強(qiáng)制報(bào)廢。

本發(fā)明的一種鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備容量衰減判斷方法，充分利用了鈉硫電池的特性，即正常鈉硫電池的充放電循環(huán)庫(kù)倫效率一般為100％，或者在100％附近很小的范圍波動(dòng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)充放電循環(huán)的庫(kù)倫效率的變化來(lái)判斷鈉硫儲(chǔ)能設(shè)備容量的衰減，具有靈敏度高、可執(zhí)行性好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。