CN103633390A - 锂离子动力电池快速充电方法 - Google Patents

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张娜
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明涉及一种锂离子动力电池快速充电方法，其特征是：锂离子动力电池采用充电步骤、第一间歇步骤、放电步骤和第二间歇步骤构成间隔式循环电流充电机制；在充电过程中对整体充电过程的任意步骤实施监控，当监测到达电压阀值时即终止充电。有益效果：与现有技术相比，本发明采用间隔式循环电流充电，充电间歇中加载恒定电流进行放电的快速充电方法，可以避免电池充放电过程中出现欧姆极化、电化学极化和浓差极化的质量问题。大大降低了电池内部不良反应的产生，延长电池的使用寿命。

Description

锂离子动力电池快速充电方法
技术领域
本发明属于锂离子充电方法，尤其涉及一种锂离子动力电池快速充电方法。
背景技术
以锂离子动力蓄电池为能源的电动车被认为是21世纪的绿色工程。它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。目前，电动车核心部件中的电动机、控制器和车体三大部件在理论和技术上已较为成熟，而另两大部件蓄电池、充电器的发展还不能满足电动车的要求，有一些理论和技术问题还有待攻关，现已成为影响电动交通工具发展的瓶颈。虽然近年来蓄电池自身的技术有了不小的进步，但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢，传统的常规充电时间过长，快速充电技术至今仍未能完全解决，严重地制约着电动车的发展。自蓄电池问世以来，由于各种技术条件的限制，所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象，充电效率低。电动车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同，它以较长时间中等电流持续放电为主，间或以大电流放电，用于起动、加速或爬坡。一般来说，电动车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。因此，对电动车用动力蓄电池的快速充电提出了不同于常规电池的要求，它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满电判断准确的特点。
目前，普遍采用的充电方式为连续不间断的的充电方式。根据电化学动力原理，电池在充放电过程中一般存在着欧姆极化、电化学极化和浓差极化。由于电池极化的存在这种连续不间断的充电方式加剧了电池内部的不良反应，并不能很好的达到快速充电的目的。专利申请号：201210379266.2公开了一种应用于磷酸铁锂电池组的快速充电中的控制温度和充电功率的快速充电方法，通过将电池温度划分为几个区间，不同的温度范围内，电池管理系统控制充电机输出不同的功率来给使电池组以适当的电流充电，并且用加热器在低于设定温度的时候加热，温差大于设定温度的时候风机降温来保证磷酸铁锂电池组在允许温度范围内充电。本发明目的是考虑了温度对电池的影响，提高了动力电池的充电量，希望延长其使用寿命；为了提高电池的安全性，电池在高温时用风机降温，低温时用加热器加热，保证电池工作在合适的温度范围内，提高电池的使用安全性。该方法采用控制温度和充电功率的方法进行快速充电，通过电池管理系统控制并不能真正实现快速充电，而且方法复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种锂离子动力电池快速充电方法，能够降低电池极化反应，保证快速充电；同时减少电池析气量，温升低；充电量足，充电效率高，避免过充电，电池的容量和寿命得以提高。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种锂离子动力电池快速充电方法，其特征是：锂离子动力电池采用充电步骤、第一间歇步骤、放电步骤和第二间歇步骤构成间隔式循环电流充电机制；在充电过程中对整体充电过程的任意步骤实施监控，当监测到达电压阀值时即终止充电。
所述间隔式循环电流充电方式中充电步骤的充电电流为恒定电流。
所述间隔式循环电流充电方式中充电步骤的充电时间为2秒到60秒。
所述间隔式循环电流充电方式中第一间歇步骤的间歇时间为1秒到3秒。
所述间隔式循环电流充电方式中放电步骤的放电时间为0.5秒到3秒，所述间隔式循环电流充电方式中放电步骤的放电电流为恒定电流，放电电流为电池容量C的0.2C至1C倍率。
所述间隔式循环电流充电方式中第二间歇步骤的间歇时间为0.5秒到3秒。
有益效果：与现有技术相比，本发明采用间隔式循环电流充电，充电间歇中加载恒定电流进行放电的快速充电方法，可以避免电池充放电过程中出现欧姆极化、电化学极化和浓差极化的质量问题。大大降低了电池内部不良反应的产生，延长电池的使用寿命。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
实施例
与现有技术相比，本发明提供了一种锂离子动力电池快速充电方法，锂离子动力电池快速充电的具体步骤是：充电-----第一间歇------放电------第二间歇构成间隔式循环电流充电机制；在充电过程中对整体充电过程的任意步骤实施监控，当监测到达电压阀值时即终止充电。采用常规的计算机与充放电设备（Arbin测试设备）连接实时监控，数据采集时间为0.1秒或采用数据采集器。
根据电化学动力学原理：电池在充放电过程中一般存在三种极化
1、欧姆极化，随电流的降低而减小，电流消失，极化消失；
2、电化学极化，随电流的降低在微秒内迅速下降；
3、浓差极化，由于传递过程的缓慢，靠自然扩散，随电流的降低在几秒内降低或消除。
间隔式循环电流充电方式中充电步骤的充电电流为恒定电流。间隔式循环电流充电方式中充电步骤的充电时间为2秒到60秒，可以控制极化。
通过第一间歇步骤，间隔式循环电流充电方式中第一间歇步骤的间歇时间为1秒到3秒，可以降低或消除极化；
通过放电步骤，所述间隔式循环电流充电方式中放电步骤的放电时间为0.5秒到3秒，所述间隔式循环电流充电方式中放电步骤的放电电流为恒定电流，放电电流为电池容量C的0.2C至1C倍率，可以降低极化，降低电池电压峰值。其中电流范围的选取决定快速充电的效率，电池容量C的倍率：如电池容量=5Ah，0.2C倍率=0.2*5=1A的电流；
通过第二间歇步骤，所述间隔式循环电流充电方式中第二间歇步骤的间歇时间为0.5秒到3秒，可以降低或消除极化，降低电压峰值。
对比例与实施例采用电池化学性能基本一致的7000mAh锂离子动力电池，电池体系采用LiFePO4正极材料，负极为石墨。
表一
Figure BDA0000436840820000041
表一所示采用连续2C倍率的电流不间断的常规恒流充电机制可充到电池容量的90%，采用本发明充电机制的实施例1也采用2C倍率的电流充电可提高充容量至96%但所用时间要大于常规的充电方法，同时按本发明充电机制把充电电流提高到4C倍率可充到电池容量的93.5%且充电所用时间也比常规不间断恒流充电机制要短，表一所示数据充分说明了，本发明快速充电机制可以达到快速充电的目的且优于常规的不间断恒流充电机制。
表二
Figure BDA0000436840820000042
Figure BDA0000436840820000051
表三
Figure BDA0000436840820000052
表四
表五
Figure BDA0000436840820000054
如表二至表五所示，采用常规不间断恒流充电机制的电池循环前后的厚度变化高于采用本发明的快速充电机制，同时在容量保持率，交流阻抗（AC）,直流阻抗（DC）本发明的快速充电机制也优于常规不间断恒流充电机制。
通过上述实施例可以得到采用本发明充电机制可以比常规的充电机制充入容量更多、时间也短，同时电池的厚度变化和容量保持率阻抗都优于常规的不间断恒流充电机制。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种锂离子动力电池快速充电方法，其特征是：锂离子动力电池采用充电步骤、第一间歇步骤、放电步骤和第二间歇步骤构成间隔式循环电流充电机制；在充电过程中对整体充电过程的任意步骤实施监控，当监测到达电压阀值时即终止充电。
2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池快速充电方法，其特征是：所述间隔式循环电流充电方式中充电步骤的充电电流为恒定电流。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子动力电池快速充电方法，其特征是：所述间隔式循环电流充电方式中充电步骤的充电时间为2秒到60秒。
4.根据权利要求3所述的锂离子动力电池快速充电方法，其特征是：所述间隔式循环电流充电方式中第一间歇步骤的间歇时间为1秒到3秒。
5.根据权利要求4所述的锂离子动力电池快速充电方法，其特征是：所述间隔式循环电流充电方式中放电步骤的放电时间为0.5秒到3秒，所述间隔式循环电流充电方式中放电步骤的放电电流为恒定电流，放电电流为电池容量C的0.2C至1C倍率。
6.根据权利要求5所述的锂离子动力电池快速充电方法，其特征是：所述间隔式循环电流充电方式中第二间歇步骤的间歇时间为0.5秒到3秒。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105870526A (zh) * 2016-06-23 2016-08-17 宁德新能源科技有限公司 电池充电方法
CN105977564A (zh) * 2016-06-28 2016-09-28 江苏聚合新能源科技有限公司 一种18650锂离子电池堆叠电池包的快速充电方法
CN109742466A (zh) * 2018-11-23 2019-05-10 颍上北方动力新能源有限公司 一种锂电池充电方法
CN111722134A (zh) * 2019-03-18 2020-09-29 Oppo广东移动通信有限公司 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电系统和终端设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101777669A (zh) * 2010-02-02 2010-07-14 江西联威新能源有限公司 锂离子电池的预充化成方法
CN102891340A (zh) * 2011-07-19 2013-01-23 张少波 一种阶梯式充电方法
CN103262327A (zh) * 2010-12-17 2013-08-21 丰田自动车株式会社 锂二次电池的制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101777669A (zh) * 2010-02-02 2010-07-14 江西联威新能源有限公司 锂离子电池的预充化成方法
CN103262327A (zh) * 2010-12-17 2013-08-21 丰田自动车株式会社 锂二次电池的制造方法
CN102891340A (zh) * 2011-07-19 2013-01-23 张少波 一种阶梯式充电方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105870526A (zh) * 2016-06-23 2016-08-17 宁德新能源科技有限公司 电池充电方法
CN105977564A (zh) * 2016-06-28 2016-09-28 江苏聚合新能源科技有限公司 一种18650锂离子电池堆叠电池包的快速充电方法
CN105977564B (zh) * 2016-06-28 2019-09-17 江苏聚合新能源科技有限公司 一种18650锂离子电池堆叠电池包的快速充电方法
CN109742466A (zh) * 2018-11-23 2019-05-10 颍上北方动力新能源有限公司 一种锂电池充电方法
CN111722134A (zh) * 2019-03-18 2020-09-29 Oppo广东移动通信有限公司 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电系统和终端设备
CN111722134B (zh) * 2019-03-18 2021-08-24 Oppo广东移动通信有限公司 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电系统和终端设备

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