CN111244565A - 一种锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法及充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池充电领域，具体涉及一种锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法及充电器。充电方法，包括步骤：涓流预充；控制充电节奏，直至锂离子电池达到标准电压；停止充电，等待预设时间，使锂离子有序地排列到负极极板栅格中；继续充电且控制充电节奏，直至锂离子电池充满电。本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过涓流预充慢慢为锂离子电池预热，且对内部的化学物质慢慢激活，使金属锂离子够整齐有序地排列到极板栅格中，避免堆积在负极极板，且可适当冲击极板栅格，可以使极板栅格的附着物击散，提高电池容量和寿命。

Description

一种锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法及充电器
技术领域
本发明涉及锂离子电池充电领域，具体涉及一种锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法及充电器。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
对锂离子电池充电，现有是使用专用的锂离子电池充电器，主要采用“恒流/恒压”方式，先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电，特别是一开始就采用大电流充电。但是，这样充电方式容易导致电子容量的降低，以及电池老化速度变快，寿命减少。
具体是，恒流恒压充电，容易使极板氧化速度快，循环次数低(充放一次作为一次循环、使用寿命低)，并且由于锂离子浓度不平衡，在负极堆积，甚至产生极化现象(金属锂离子在负极堆积，形成枝晶，顶破金属薄膜)，造成正负极短路，造成爆炸起火。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法及充电器，解决容易使极板氧化速度快，循环次数低(充放一次作为一次循环、使用寿命低)，并且由于锂离子浓度不平衡，在负极堆积，甚至产生极化现象(金属锂离子在负极堆积，形成枝晶，顶破金属薄膜)，造成正负极短路，造成爆炸起火的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法，其特征在于，包括步骤：
涓流预充；
控制充电节奏，直至锂离子电池达到标准电压；
停止充电，等待预设时间，使锂离子有序地排列到负极极板栅格中；
继续充电且控制充电节奏，直至锂离子电池充满电。
其中，较佳方案是：所述充电方法的步骤还包括在继续充电直至锂离子电池充满电期间，还设置至少一个停充节点；并根据锂离子电池的当前电压判断是否进入停充节点，当进入停充节点后停止充电，等待预设时间，再继续充电。
其中，较佳方案是：停止充电后所等待的预设时间根据当前锂离子从无序到有序地排列到负极极板栅格中的时间设置。
其中，较佳方案是，所述控制充电节奏的步骤包括：动态控制充电电流和动态控制充电频率。
其中，较佳方案是，所述控制充电节奏的步骤包括：设置多段充电阶段，每一段充电阶段均设置一充电电流和充电频率；根据锂离子电池的电压判断进入对应的充电阶段，并采用对应的充电电流和充电频率进行充电。
其中，较佳方案是，包括步骤：
获取锂离子电池/充电器的温度；
当锂离子电池/充电器的温度异常时，停止充电；
等待锂离子电池/充电器恢复正常，重启充电。
其中，较佳方案是，包括步骤：
当锂离子电池/充电器的温度上升且未超出危险值时，减少电能输出充电；
当锂离子电池/充电器的温度上升且超出危险值时，停止充电。
其中，较佳方案是，包括步骤：
计算充电时间；
当充电时间超过预设时间后，停止充电。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种锂离子电池的充电器，所述充电器通过所述的充电方法为锂离子电池充电。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过涓流预充慢慢为锂离子电池预热，且对内部的化学物质慢慢激活，使金属锂离子够整齐有序地排列到极板栅格中，避免堆积在负极极板，且可适当冲击极板栅格，可以使极板栅格的附着物击散，提高电池容量和寿命。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法的流程示意图；
图2是本发明控制充电节奏的流程示意图；
图3是本发明基于停充节点的充电方法的流程示意图；
图4是本发明基于温度的充电方法的流程示意图；
图5是本发明当锂离子电池/充电器的温度异常时的流程示意图；
图6是本发明基于充电时间的充电方法的流程示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1所示，本发明提供一种锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法的优选实施例。
一种锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法，包括步骤：
步骤S11、涓流预充；
步骤S12、控制充电节奏，直至锂离子电池达到标准电压；
步骤S13、停止充电，等待预设时间，使锂离子有序地排列到负极极板栅格中；
步骤S14、继续充电且控制充电节奏，直至锂离子电池充满电。
具体地，在开始充电时，先进行涓流预充，涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。一般采用脉冲电流充电来实现上述目的。为补偿自放电，使蓄电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电。又称维护充电。在本实施例中，是通过涓流预充慢慢为锂离子电池预热，且对内部的化学物质慢慢激活，使静止的锂离子慢慢变得或活跃，可整齐在正负电极之间流动，使锂离子电池延长寿命，避免一下子使锂离子过度活跃，容易损坏电池本身。
以及，控制充电节奏，优选为动态控制充电电流和动态控制充电频率，避免电流过大，以及频率过快，若是电流过大和频率过快，金属锂离子不能够整齐有序地排列到极板栅格中，而堆积在负极极板，形成枝晶，不断增长，增长会顶破薄膜，造成正负极短路，造成爆炸起火。直至锂离子电池达到标准电压，标准电压是指金属锂离子准备在负极极板外堆积，形成枝晶的时候，通过实验室试验数据，判断不同类型的锂离子电池的标准电压的电压值。
以及，由于需要避免金属锂离子在负极极板外堆积，形成枝晶，停止充电，给锂离子一定时间，使其有序地排列到极板栅格中，没电压电流，没有动力，锂离子通过惯性慢慢移动，避免锂离子的浓度过度不平衡。
以及，在停止充电一段时间后，继续充电且控制充电节奏，直至锂离子电池充满电。即可快速对锂离子电池充电，也可以在快速充电过程中，避免负极极板栅格的锂电池堆积问题，避免降低电池容量和寿命，同时，由于使锂电池有效地排序，且可适当冲击极板栅格，可以使极板栅格的附着物击散，提高电池容量和寿命。
在本实施例中，停止充电后所等待的预设时间根据当前锂离子从无序到有序地排列到负极极板栅格中的时间设置。这个时间需要根据不同型号的锂离子电池决定，可通过实验室的试验所得到，更合理科学安排预设时间，适应每一个锂离子电池，提高锂离子电池的性能，避免损坏。
在本实施例中，还提供一种锂离子电池的充电器，所述充电器通过所述的充电方法为锂离子电池充电。充电器内设有控制单元，存储有实现充电方法的计算机程序，以控制充电器对锂离子电池进行对应方式的充电。
在本实施例中，所述控制充电节奏的步骤包括：动态控制充电电流和动态控制充电频率。进一步地，并参考图2，所述控制充电节奏的步骤包括：
步骤S21、设置多段充电阶段，每一段充电阶段均设置一充电电流和充电频率；
步骤S22、根据锂离子电池的电压判断进入对应的充电阶段，并采用对应的充电电流和充电频率进行充电。
具体地，通过多段充电，动态调整充电电流和充电频率，在充电过程中，满足锂离子电池的最佳充电参数，不仅有效提高充电效率，还能防止由于电参数不合适所导致的损坏锂离子电池的情况。
如图3所示，本发明提供基于停充节点的充电方法的较佳实施例。
所述充电方法的步骤还包括：
步骤S141、在继续充电直至锂离子电池充满电期间，还设置至少一个停充节点；
步骤S142、并根据锂离子电池的当前电压判断是否进入停充节点；
步骤S143、当进入停充节点后停止充电，等待预设时间，再继续充电；
步骤S144、直至锂离子电池充满电。
具体地，在上述充电方法的基础上，防止后续快充满电池情况下，还会发生金属锂离子在负极极板外堆积，形成枝晶的情况，适当在锂离子电池无序排列过程中，停止充电，使其慢慢变成有序排列，避免枝晶形成。
如图4所示，本发明提供基于温度的充电方法的较佳实施例。
所述充电方法的步骤还包括：
步骤S31、获取锂离子电池/充电器的温度；
步骤S32、当锂离子电池/充电器的温度异常时，停止充电；
步骤S33、等待锂离子电池/充电器恢复正常，重启充电。
进一步地，并参考图5，当锂离子电池/充电器的温度异常时的具体步骤包括：
步骤S321、当锂离子电池/充电器的温度上升且未超出危险值时，减少电能输出充电；
步骤S322、当锂离子电池/充电器的温度上升且超出危险值时，停止充电。
具体地，可通过获取锂离子电池的温度，或充电器的温度，在温度异常时，进行对应操作，避免温度失控导致危险发生。可通过电压、电流的变化、数值或比值判断当前取锂离子电池的温度，可通过内置的温度传感器判断充电器的温度。
其中，充电时是锂离子从正极到负极的运动过程，通过温度保护，确保充电机内的环境，当元器件异常，导致温度异常，如变压器温度异常，可通过变压器旁的温度探头(热敏电阻)进行检测，后续必须停止工作，等待温度冷却使，才能再重启工作。
如图6所示，本发明提供基于充电时间的充电方法的较佳实施例。
所述充电方法包括步骤：
步骤S41、计算充电时间；
步骤S42、当充电时间超过预设时间后，停止充电。
为了防止电池或充电器异常，过热导致爆炸起火，例如，充电整个过程不能超过预设时间，如九个半小时。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (9)

1.一种锂离子电池延长寿命防止极板堆积的充电方法，其特征在于，包括步骤：
涓流预充；
控制充电节奏，直至锂离子电池达到标准电压；
停止充电，等待预设时间，使锂离子有序地排列到负极极板栅格中；
继续充电且控制充电节奏，直至锂离子电池充满电。
2.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于：所述充电方法的步骤还包括在继续充电直至锂离子电池充满电期间，还设置至少一个停充节点；并根据锂离子电池的当前电压判断是否进入停充节点，当进入停充节点后停止充电，等待预设时间，再继续充电。
3.根据权利要求2所述的充电方法，其特征在于：停止充电后所等待的预设时间根据当前锂离子从无序到有序地排列到负极极板栅格中的时间设置。
4.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述控制充电节奏的步骤包括：动态控制充电电流和动态控制充电频率。
5.根据权利要求4所述的充电方法，其特征在于，所述控制充电节奏的步骤包括：设置多段充电阶段，每一段充电阶段均设置一充电电流和充电频率；根据锂离子电池的电压判断进入对应的充电阶段，并采用对应的充电电流和充电频率进行充电。
6.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，包括步骤：
获取锂离子电池/充电器的温度；
当锂离子电池/充电器的温度异常时，停止充电；
等待锂离子电池/充电器恢复正常，重启充电。
7.根据权利要求6所述的充电方法，其特征在于，包括步骤：
当锂离子电池/充电器的温度上升且未超出危险值时，减少电能输出充电；
当锂离子电池/充电器的温度上升且超出危险值时，停止充电。
8.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，包括步骤：
计算充电时间；
当充电时间超过预设时间后，停止充电。
9.一种锂离子电池的充电器，其特征在于：所述充电器通过如权利要求1-8任一所述的充电方法为锂离子电池充电。
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