CN103490110A - 一种动力锂离子电池的充电方法 - Google Patents

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徐磊
赵志诚
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Abstract

一种动力锂离子电池的充电方法，属于动力锂离子电池技术领域。实施步骤分三个阶段：一为预充电，当电池电压小于门限电压时，以电流I1=0.1C对电池充电，达到门限电压；二为变电流充电，根据电池电量用不同电流对电池充电，最终使电池电量达电池容量的80%；三为脉冲充电，用电流I7=1C脉冲间歇地对电池充电，充电时间Tc=1s，之后停止充电，当电池电压下降到上限电压等于4.2V时，再以电流I7=1C对电池充电，充电时间为Tc=1s，这样持续对电池进行充电、停充操作，在充电过程中，停充时间会随着电池逐渐被充满而渐渐变长，当脉冲充电占空比低至5%至10%时，终止充电。本发明具有充电速度快、电池使用效率高的优点。

Description

一种动力锂离子电池的充电方法
技术领域
    本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种动力锂离子电池的充电方法。 
背景技术
动力锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。这种电池的负极材料为金属锂，正极材料为LiCoO2或LiMn2O4 或LiFePO4等。因其具有输出电压高、循环寿命长、能量密度高、自放电低、无记忆效应和工作温度范围宽等优点，已被广泛应用于电动汽车、舰艇、航空航天和储能等方面。 
对于动力锂离子电池来说，合理的充电方法可以提高电池使用效率、延长电池寿命。目前常见的锂离子电池充电方法有恒流恒压充电、分段恒流充电和脉冲充电三种充电方法。 
（1）恒流恒压充电方法，包括预充、恒流充电和恒压充电三个阶段。缺点是：为防止电池过热，恒流充电电流较小，充电速度较慢。同时充电过程中电池极化现象严重，也影响到充电速度。 
（2）分段恒流充电：根据电池电流的最佳充电曲线逐渐降低充电电流，经过4-6个分段减小的恒流充电将电量充满。缺点是：在充电后期充电电流小，充电速度较慢。 
（3）脉冲充电方法，包括预充、恒流充电和脉冲充电三个阶段。其中预充和恒流充电与恒流恒压充电方法的一样。脉冲充电阶段采用大电流脉冲间歇的对电池进行充电。缺点为：前期的恒流充电电流较小，影响了整个充电速度。 
发明内容
本发明的目的是提供一种动力锂离子电池充电方法，可有效克服现有技术存在的缺点。                                                                        
本发明是这样实现的，其特征在于实施步骤为：如图1所示，第一阶段为预充电阶段Ⅰ：当电池电压小于门限电压2.4V-2.6V时，以恒定电流I1=0.1C对电池进行涓流充电，使电池电压达到门限电压；第二阶段为变电流充电阶段Ⅱ：首先采用充电电流I2=1.0C-1.1C对电池充电，直到电池容量达到20%-30%，然后以充电电流I3=0.9C-1.0C对电池充电，直到电池容量达到31%-45%，接下来以充电电流I4=0.8C-0.9C对电池充电，直到电池容量达到46%-60%，接下来以充电电流I5=0.6C-0.8C对电池充电，直到电池容量达到61%-70%，最后以充电电流I6=0.5C-0.6C对电池充电，直到电池容量达到80%。第三阶段为脉冲充电阶段Ⅲ：用电流I7 =1C的电流脉冲间歇地对电池充电，先用电流I7 =1C的脉冲对电池充电，充电时间为Tc=1s，此时电池电压会继续升高，之后停止充电，电池电压将慢慢下降，当电池电压下降到上限电压等于4.2V时，以电流I7=1C对电池充电，充电时间为Tc=1s，这样持续对电池进行的充电、停充操作，停充时间T0会随着电池逐渐被充满为渐渐变长，当脉冲占空比低至5%至10%时，终止充电。
本发明的优点及积极效果为：在前期使充电电流更加符合电池可接受的最佳充电曲线，加大充电电流，后期的脉冲充电减小锂离子电池极化现象，加快充电速度，提高电池的使用效率。 
附图说明: 
图1为本发明的充电曲线示意图
图2为本发明实施例操作步骤流程图
图中：Ⅰ-电流（左纵坐标）,U-电压（右纵坐标），T-时间（横坐标），1-充电电流曲线，2-电池电压曲线，Ⅰ-预充阶段，Ⅱ-分段恒流充电阶段，Ⅲ-脉冲充电阶段。
具体实施方式
本发明的实施过程分为：预充电、分段恒流充电和脉冲电三个阶段，包括以下七个步骤。具体实施例按七个步骤进行，如图2所示： 
现以100块单体锂离子电池(每块电池容量为2000mAh，门限电压为2.5V,上限电压为4.2V)组成的动力锂离子电池为例进行说明，让10块电池并联为一组，让10组电池相互并联，则总容量为20Ah，总门限电压为25V，总额定上限电压为42V。
步骤一、检测电池端电压，判断端电压是否低于门限电压25V，是，则以小电流2A对电池进行预充充电，否，则进入步骤二； 
步骤二、判断电池容量是否低于25%，是，以22A恒定电流对电池进行充电，否，进入步骤三；
步骤三、判断电池容量是否低于45%，是，以19A恒定电流对电池进行充电，否，进入步骤四；
步骤四、判断电池容量是否低于60%，是，以16A恒定电流对电池进行充电，否，进入步骤五；
步骤五、判断电池容量是否低于70%，是，以13A恒定电流对电池进行充电，否，进入步骤六；
步骤六、判断电池容量是否低于80%，是，以10A恒定电流对电池进行充电，否，进入步骤七；
步骤七、采用20A的脉冲电流间歇对电池充电，判断脉冲占空比是否高于5%，是，以20A的脉冲电流间歇对电池充电，否，充电结束。
本实例运行结果与现有技术比较如表1所示。 
表1 
Figure 2013102854577100002DEST_PATH_IMAGE001
（1）恒流恒压充电中，第一阶段恒流充电电流为0.6C，充电120min后，将电池电量达到80%。第二阶段为恒压充电，将剩余20%电量充满时间为55min。总共充电时间为175min；
（2）分段恒流方法中，第一阶段采用电流为1C、0.75C、0.5C的三段恒流对电池充电，经过70min使电池达到80%的电量。第二阶段采用电流为0.25C和0.125C的两段恒流对电池充电，经过80min将电池电量充满。总共充电时间为150min；
（3）脉冲充电第一阶段采用电流为0.6C的恒流充电，经过120min使电池达到80%的电量。第二阶段采用1C脉冲电流充电，经过40min将电池充满. 总共充电时间为160min；
（4）本发明的变电流阶段充电第一阶段分别采用1.1C、0.95C、0.8C、0.65C和0.5C五段恒流对电池充电，经过60min将电池达到80%的电量。第二阶段采用电流为1C的电流脉冲充电，经过40min将电池电量充满。总共充电时间为100min。
通过表1中对这四种充电方法的比较可见，本发明的充电时间最短，充电速度最快，提高了电池的使用效率。 
[0015] 

Claims (1)

1. 一种动力锂电池的充电方法，其特征在于操作步骤如下：
第一阶段为预充电阶段（Ⅰ）：当电池电压小于门限电压2.4V-2.6V时，以电流I1=0.1C对电池进行涓流充电，使电池电压达到门限电压；
第二阶段为变电流充电阶段（Ⅱ）：首先采用充电电流I2=1.0C-1.1C对电池充电，直到电池容量达到20%-30%，然后以充电电流I3=0.9C-1.0C对电池充电，将电池容量达到31%-45%，接下来以充电电流I4=0.8C-0.9C对电池充电，直到电池容量达到46%-60%，接下来以充电电流I5=0.6C-0.8C对电池充电，直到电池容量达到61%-70%，最后以充电电流I6=0.5C-0.6C对电池充电，直到电池容量达到80%；
第三阶段为脉冲充电阶段（Ⅲ）：用电流I7 =1C的电流脉冲间歇地对电池充电，先用电流脉冲对电池充电，充电时间为Tc=1s，此时电池电压会继续升高，之后停止充电，电池电压将慢慢下降，当电池电压下降到上限电压等于4.2V，以电流I7=1C对电池充电，充电时间为Tc=1s，这样持续对电池进行的充电、停充操作，在充电过程中，停充时间T0会随着电池逐渐被充满为渐渐变长，当脉冲充电占空比低至5%至10%时，终止充电。
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