CN104810565B - 一种锂离子电池充放电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池，尤其是涉及一种锂离子电池的充放电方法，所述锂离子电池充放电方法，包括恒流限压放电、恒流限压充电、恒压充电三个过程，共进行2次；所述恒流限压放电过程的电流为10‑20A，恒流限压放电的截止电压为2.0‑2.8V；所述恒流限压充电过程的电流为10‑20A，恒流限压充电的截止电压为3.5‑3.8V；所述恒压充电过程的充电电压为3.5‑3.8V；本发明能克服现有技术中锂离子电池在充放电过程中时间长、设备通道效率低的问题，同时还能降低能源消耗、降低生产成本、提高产量。

Description

一种锂离子电池充放电方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其是涉及一种锂离子电池的充放电方法。
背景技术
随着人们生活质量的不断提高，汽车逐步进入百姓家庭，成为广大人们的代步工具，同时越来越多的燃气排放污染了环境，在环保部门倡导绿色环保的背景下，各种用途的电动汽车应运而生。
目前的电动汽车采用蓄电池储存的电能作为动力能源，电池是电动汽车的重要组成部分，是影响车辆基本性能的关键部件，电池的开发和生产是制约整个电动汽车行业发展的重要因素。由于锂电池生产过程中充放电过程是形成SEI膜的关键，直接影响成品电池的循环性能，充放电时间的长短影响产能及能源消耗，所以，在电池研发和生产过程中需要在保证电池性能的基础上对充放电时间进行控制。传统锂离子电池充放电方法是在化成工艺阶段进行三次0.5-1倍容量的电池充放电（吴宇平，戴晓兵，马军旗等，《锂离子电池-应用与实践》，化学工业出版社，2000），以生产一个电动汽车标准50Ah电池来计算，需要耗时10小时，并且耗能约0.5kwh，这种方法充放电时间长，耗能多，制约了企业生产电池的效率；文献《锂离子电池化成工艺研究》（鲁桂梅，谢秋，石永伉等，化学工程与装备，2011）同样优化充放电方法，但是制造的电池循环性能较差；中国专利CN103280600公开了一种磷酸铁锂电池的化成工艺，其虽保证了电池的循环性能，但是工艺流程太过复杂，运用实际费时费能。
发明内容
为解决企业生产锂离子电池时充放电时间长，耗能多，生产效率低的问题，我们提供了一种锂离子电池充放电方法，在不影响电池的循环性能情况下提高设备的产能和降低能源消耗。
本发明的技术方案是：在进行常规锂离子电池化成工艺激活后，对电池进行充放电，首先进行恒流限压放电，然后进行恒流限压充电，再进行恒压充电至电池电满，重复上述充放电过程。
上述恒流限压放电过程的电流为10-20A，截止电压2.0-2.8V；用10-20A的恒定电流对电池进行放电，同步检测电池电压，直到电压降至2.0-2.8V，停止放电，进入恒流限压充电过程。
上述恒流限压充电过程的电流为10-20A，截止电压3.5-3.8V；用10-20A的恒定电流对电池进行充电，同步检测电池电压，直到电压升至3.5-3.8V，停止充电，进入恒压充电过程。
上述恒压充电过程的电压为3.5-3.8V；当电压升至3.5-3.8V时，开始进行恒压充电，保持充电电压在3.5-3.8V，涓流补电，同步检测电池电流，待电池电流达到满电电流1A时立刻停止恒压充电过程。
上述三个过程共进行2次，即只重复1次；重复充放电过程为了更充分的形成SEI膜，重复多次这个过程对于电池的容量保持率、循环寿命及放电电压没有显著改善。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、在实际生产中，至少减少1/3能源消耗，降低生产成本，有利于提高产品市场竞争力；
2、减少充放电时间，缩短单个生产时间，提高生产效率，实际运用中已经将生产效率提高了30%以上，极大的解决了设备通道效率低的问题；
3、通过使用本发明的方法进行充放电制造的电池不影响电池容量、循环寿命等基本性能。
附图说明
图1为本发明实施例和比较例电池初始放电容量曲线
图2为本发明实施例和比较例电池循环曲线
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都落入本发明保护范围；且下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
按照常规锂离子电池制作流程进行制作50Ah电动汽车电池，进行常规化成工艺激活，化成后按照以下步骤对电池进行充放电：
（1）10A恒流放电至电池电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（2）10A恒流充电至电池电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（3）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电，重新开始恒流放电过程；
（4）10A恒流放电至电池电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（5）10A恒流充电至电池电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（6）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电；
计算消耗时间和消耗能量，进入容量保持率、放电容量及循环性能测试。
实施例2
按照常规锂离子电池制作流程进行制作50Ah电动汽车电池，进行常规化成工艺激活，化成后按照以下步骤对电池进行充放电：
（1）10A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（2）10A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（3）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电，重新开始恒流放电过程；
（4）20A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（5）20A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（6）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电；
计算消耗时间和消耗能量，进入容量保持率、放电容量及循环性能测试。
实施例3
按照常规锂离子电池制作流程进行制作50Ah电动汽车电池，进行常规化成工艺激活，化成后按照以下步骤对电池进行充放电：
（1）20A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（2）20A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（3）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电，重新开始恒流放电过程；
（4）20A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（5）20A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（6）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电；
计算消耗时间和消耗能量，进入容量保持率、放电容量及循环性能测试。
实施例4
按照常规锂离子电池制作流程进行制作50Ah电动汽车电池，进行常规化成工艺激活，化成后按照以下步骤对电池进行充放电：
（1）20A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（2）20A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（3）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电，重新开始恒流放电过程；
（4）10A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（5）10A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（6）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电；
计算消耗时间和消耗能量，进入容量保持率、放电容量及循环性能测试。
比较例1
按照常规锂离子电池制作流程进行制作50Ah电动汽车电池，进行常规化成工艺激活，化成后按照常规工艺对电池进行充放电：
（1）10A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（2）10A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（3）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电，重新开始恒流放电过程；
（4）10A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（5）10A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（6）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电，重新开始恒流放电过程；
（7）20A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（8）20A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（9）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电；
计算消耗时间和消耗能量，进入容量保持率、放电容量及循环性能测试。
统计上述实施例和比较例的耗时耗能及高温存储7天后电池容量保持率，结果如表1：
耗时（h） 耗能（kwh） 电池容量保持率
实施例1 20 0.312 98%
实施例2 15 0.312 97.8%
实施例3 10 0.312 97.1%
实施例4 15 0.312 97.6%
比较例1 25 0.468 97.5%
从上述结果可看出，通过使用本发明的方法进行充放电，可以减少1/3的耗能，并且明显缩短耗费时间，并且在高温存储7天后电池容量与传统方法没有显著差异。
将实施例和比较例进行充放电方式电池初始容量（图1）、常规循环寿命（图2）的比较，可以看出，通过使用本发明的方法进行充放电制造的电池与传统方法制造的电池对容量、循环寿命无明显差异。

Claims (1)

1.一种锂离子电池充放电方法，其特征在于，所述锂离子电池容量为50Ah，进行常规化成工艺激活，化成后按照以下步骤对电池进行充放电：
（1）10A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（2）10A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（3）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电，重新开始恒流放电过程；
（4）20A恒流放电至电压2.0V，停止放电，进入恒流充电过程；
（5）20A恒流充电至电压3.65V，停止充电，进入恒压充电过程；
（6）3.65V恒压充电至电流为1A，停止充电。
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