CN112736310A - 一种提高锂离子电池k值一致性的充放电方法 - Google Patents

一种提高锂离子电池k值一致性的充放电方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，包括以下步骤：在K值测试前，取已化成和高温老化的锂离子电池依次进行以下充放电阶段：第一恒流充电阶段、第一恒压充电阶段、第一恒流放电阶段、第二恒流充电阶段和第二恒流放电阶段。相比于现有技术，本发明的充放电方法快速降低电池内部的极化，提升电芯K值一致性，缩短电池K值测量时间。

Description

一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法。
背景技术
自放电是指电池在开路状态下，由电池自身内部物质发生反应引起的电池容量损失或电压下降的现象，是衡量电池性能的主要参数之一。电池自放电现象的存在不仅造成电池本身能量的损失，还会因各电池间自放电的不一致性导致电池组内部电池过充、过放，损伤电池，进而容量迅速衰减，寿命减少。因此，电池的自放电测试显得尤为重要。
目前，电池的自放电测试是通过电压降速度来识别内部短路程度，通常用K值表示，K＝(OCV1-OCV2)/T2，OCV1为电芯充放电完成后的间隔T1时间后的开路电压，OCV2为电芯充放电完成后再间隔T2时间后的开路电压。因电池内部结构及材料体系的差异，在充放电过程中不可避免的会存在电芯极化问题，电池电压存在失真情况。电池极化，即当电池有电流通过使电极电位偏离了平衡电极电位的现象，在电极单位面积上通过的电流越大，偏离平衡电极电位越严重，离子的运动速度越慢，极化越严重。极化有阳极极化和阴极极化之分，阳极极化使电极电位变得更正，阴极极化使电极电位变得更负，极化影响电池电压，从而影响自放电。
为保证准确测量K值，需尽可能的消除极化对开路电压的影响，若极化过大易造成对K值的误测，从而造成坏品的逃逸及良品的误判。为了降低电池极化问题，当前主要采用高温老化和延长静置时间的物理方式，但这样操作会增加锂离子电池的生产制造周期及生产成本。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，快速降低电池内部的极化，提升电芯K值一致性，缩短电池K值测量时间。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，包括以下步骤：
在K值测试前，取已化成和高温老化的锂离子电池依次进行以下充放电阶段：第一恒流充电阶段、第一恒压充电阶段、第一恒流放电阶段、第二恒流充电阶段和第二恒流放电阶段。
作为本发明所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法的一种改进，所述第一恒流充电阶段的充电电流为0.5～1.0C，充电至截止电压。
作为本发明所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法的一种改进，所述第一恒压充电阶段的充电电压为4.2～4.45V，充电至截止电流。
作为本发明所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法的一种改进，所述第一恒流放电阶段的放电电流为0.5～1.0C，放电至电压为2.8～3.2V。
作为本发明所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法的一种改进，所述第二恒流充电阶段的充电电流为1.0～1.2C，充电时间为30～40min，或充电至电压为4.0～4.1V。
作为本发明所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法的一种改进，所述第二恒流放电阶段的放电电流为0.5～1.2C，放电时间为0.5～6min。
作为本发明所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法的一种改进，还包括第二恒压充电阶段，所述第二恒压充电阶段位于所述第二恒流充电阶段和所述第二恒流放电阶段之间。
作为本发明所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法的一种改进，所述第二恒压充电阶段的充电电压为4.0～4.1V，充电至截止电流。
作为本发明所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法的一种改进，还包括第三恒流充电阶段和第三恒流放电阶段，所述第三恒流充电阶段和所述第三恒流放电阶段依次设置于所述第二恒流放电阶段之后。使用两次不同电流大小进行充放电，且电流呈现阶梯减小趋势，可以进一步降低电池内部的极化程度。
作为本发明所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法的一种改进，所述第三恒流充电阶段的充电电流为0.3～0.6C，充电时间为3～10min，所述第三恒流放电阶段的放电电流为0.2～0.5C，放电时间为0.2～5min。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，通过与常规不同的充放电方法，即在保持SOC不变的情况下，将常规充放电方法的最后的充电步骤变换为先补电再放电，使得正向极化和负向极化相互抵消，从电化学方面实现快速消除电池极化，无需进行长时间的静置，也就是说，本发明以简单的操作方式缩短电池自放电测试时间，消除了电池极化，从而有效提高K值一致性，提高生产效率，并能够有效的筛选出自放电不良电池。
附图说明
图1是采用实施例1～3和对比例1的充放电方法后计算得到对应的K值分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，包括以下步骤：
在K值测试前，取已化成和高温老化的锂离子电池依次进行以下充放电阶段：第一恒流充电阶段、第一恒压充电阶段、第一恒流放电阶段、第二恒流充电阶段和第二恒流放电阶段；
第一恒流充电阶段的充电电流为1.0C，充电至截止电压4.45V；
第一恒压充电阶段的充电电压为4.45V，充电至截止电流0.1C；
第一恒流放电阶段的放电电流为0.5C，放电至电压为3.0V；
第二恒流充电阶段的充电电流为1.2C，充电时间为31.9min；
第二恒流放电阶段的放电电流为1.0C，放电时间为1min。
实施例2
一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，包括以下步骤：
在K值测试前，取已化成和高温老化的锂离子电池依次进行以下充放电阶段：第一恒流充电阶段、第一恒压充电阶段、第一恒流放电阶段、第二恒流充电阶段、第二恒压充电阶段和第二恒流放电阶段；
第一恒流充电阶段的充电电流为1.0C，充电至截止电压4.45V；
第一恒压充电阶段的充电电压为4.45V，充电至截止电流0.1C；
第一恒流放电阶段的放电电流为0.5C，放电至电压为3.0V；
第二恒流充电阶段的充电电流为1.2C，充电至电压为4.05V；
第二恒压充电阶段的充电电压为4.05V，充电至截止电流0.1C；
第二恒流放电阶段的放电电流为1.0C，放电时间为1min。
实施例3
一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，包括以下步骤：
在K值测试前，取已化成和高温老化的锂离子电池依次进行以下充放电阶段：第一恒流充电阶段、第一恒压充电阶段、第一恒流放电阶段、第二恒流充电阶段、第二恒流放电阶段、第三恒流充电阶段和第三恒流放电阶段；
第一恒流充电阶段的充电电流为1.0C，充电至截止电压4.45V；
第一恒压充电阶段的充电电压为4.45V，充电至截止电流0.1C；
第一恒流放电阶段的放电电流为0.5C，放电至电压为3.0V；
第二恒流充电阶段的充电电流为1.2C，充电时间为31.9min；
第二恒流放电阶段的放电电流为1.0C，放电时间为1min；
第三恒流充电阶段的充电电流为0.5C，充电时间为5min；
第三恒流放电阶段的放电电流为0.25C，放电时间为0.25min。。
对比例1
一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，包括以下步骤：
在K值测试前，取已化成和高温老化的锂离子电池依次进行以下充放电阶段：第一恒流充电阶段、第一恒压充电阶段、第一恒流放电阶段、第二恒流充电阶段；
第一恒流充电阶段的充电电流为1.0C，充电至截止电压4.45V；
第一恒压充电阶段的充电电压为4.45V，充电至截止电流0.1C；
第一恒流放电阶段的放电电流为0.5C，放电至电压为3.0V；
第二恒流充电阶段的充电电流为1.2C，充电时间为31.1min。
性能测试
取448个电池，每112个电池为一组，4组电池分别采用实施例1～3以及对比例1的充放电方法进行充电后，在25±3℃下，静置T1时间，测试并记录开路电压OCV1，再静置T2时间后，测试并记录开路电压OCV2；计算K值，K＝(OCV1-OCV2)/T2，求取K值的平均值以及sigma值。
结果如表1和图1所示。
需要说明的是，实施例1～3和对比例1中第一恒流充电阶段、第一恒压充电阶段和第一恒流放电阶段均相同，因此，仅用后面各充电阶段代表各实施例。实施例1为CC(第二恒流充电阶段)+DC(第二恒流放电阶段)，实施例2为CC(第二恒流充电阶段)+CV(第二恒压充电阶段)+DC(第二恒流放电阶段)，实施例3为CC(第二恒流充电阶段)+DC(第二恒流放电阶段)+CC(第三恒流充电阶段)+DC(第三恒流放电阶段)，对比例1为CC(第二恒流充电阶段)。
表1测试结果
Figure BDA0002880509260000051
由表1和图1的结果可以看出，经过实施例1～3的充放电方法后再测得的K值sigma明显小于经过对比例1的充放电方法后再测得的K值sigma。这是因为，本发明采用与常规不同的充放电方法，在充放电的最后阶段，先对电池进行补电再放电至与原先相同的SOC，从电化学方面实现快速消除电池极化，以简单的操作方式缩短电池自放电测试时间，提高K值一致性，提高生产效率，并能够有效的筛选出自放电不良电池。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，在K值测试前，取已化成和高温老化的锂离子电池依次进行以下充放电阶段：第一恒流充电阶段、第一恒压充电阶段、第一恒流放电阶段、第二恒流充电阶段和第二恒流放电阶段。
2.根据权利要求1所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，所述第一恒流充电阶段的充电电流为0.5～1.0C，充电至截止电压。
3.根据权利要求1所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，所述第一恒压充电阶段的充电电压为4.2～4.45V，充电至截止电流。
4.根据权利要求1所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，所述第一恒流放电阶段的放电电流为0.5～1.0C，放电至电压为2.8～3.2V。
5.根据权利要求1所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，所述第二恒流充电阶段的充电电流为1.0～1.2C，充电时间为30～40min，或充电至电压为4.0～4.1V。
6.根据权利要求1所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，所述第二恒流放电阶段的放电电流为0.5～1.2C，放电时间为0.5～6min。
7.根据权利要求1所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，还包括第二恒压充电阶段，所述第二恒压充电阶段位于所述第二恒流充电阶段和所述第二恒流放电阶段之间。
8.根据权利要求7所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，所述第二恒压充电阶段的充电电压为4.0～4.1V，充电至截止电流。
9.根据权利要求1所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，还包括第三恒流充电阶段和第三恒流放电阶段，所述第三恒流充电阶段和所述第三恒流放电阶段依次设置于所述第二恒流放电阶段之后。
10.根据权利要求9所述的提高锂离子电池K值一致性的充放电方法，其特征在于，所述第三恒流充电阶段的充电电流为0.3～0.6C，充电时间为3～10min，所述第三恒流放电阶段的放电电流为0.2～0.5C，放电时间为0.2～5min。
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