KR20190039372A - Lithium-ion Battery Charging Method for Correcting and Compensating Voltage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전지 충전방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리튬이온 전지 및 리튬이온 폴리머 전지의 충전방법에 관한 것이다. The present invention relates to a battery charging method, and more particularly, to a lithium ion battery and a charging method of a lithium ion polymer battery.
중국특허 CN101388477B는 급속 충전방법을 공개 하였는데, 충전 상한전압을 증가하여 전지 내부의 전압강하를 보상하는 리튬이온 전지의 충전방법으로, 리튬이온 전지 혹은 리튬이온 폴리머 전지의 충전 시, 전압이 충전 상한전압에 도달하면 충전이 종결되는데, 전지 양극사이의 전지 충전 상한전압은 U=2Uo-Us이되, 그 중, Us는 정전류로 Uo까지 충전한 후 전지 전압강하의 안정전압이고; Uo는 표준 충전 차단전압으로, 업계에서 통상적으로 사용하는 저율 정전류-정전압 충전 방식에 사용되는 충전 차단전압이며; 안정전압 Us의 선택은 정전류 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 전지는 어느 시간대 부터 시작하여, 어느 시간대 내의 개로 전압의 전압강하가 소정의 수치보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 이 시간대의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 안정전압 Us로 정하였다. The Chinese patent CN101388477B discloses a rapid charging method, which is a charging method of a lithium ion battery which compensates for the voltage drop inside the battery by increasing the charging upper limit voltage. When charging the lithium ion battery or the lithium ion polymer battery, , The charging is terminated. The upper limit of the battery charging voltage between the anode and the cathode is U = 2Uo-Us, where Us is a stable voltage of the battery voltage drop after charging to Uo with a constant current; Uo is the standard charge cut-off voltage, which is the charge cut-off voltage used in low-rate constant current-constant voltage charging schemes commonly used in the industry; When the voltage drop of the open-circuit voltage is lower than a predetermined value, the voltage of the battery is set to a stable state And the voltage corresponding to the first time point of this time zone was set as the stable voltage Us of the battery.
상기 방법을 리튬 안산철 전지에 적용할 경우, Uo는 업계에서 통상적으로 사용하는 저율 정전류-정전압 충전 방식에 사용되는 충전 차단전압 3.60V이고, 충전 상한전압 U=2Uo-Us까지 충전하여도 전지를 만충전하지 못하고 만충전압의 88%에만 도달하기에 전지의 효율성을 충분히 높이지 못하였다. 리튬 안산철 전지가 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 저율 정전류-정전압 충전방식에 사용되는 충전 차단전압 Uo는 3.50V, 3.65V, 3.7V도 있는데, 충전 상한전압 U=2Uo-Us까지 충전할 때 모두 전지를 만충전하지 못하고 전지의 효율성을 충분히 높이지 못하였다. When the above method is applied to a lithium anhydrous iron battery, Uo has a charge cut-off voltage of 3.60 V used in a low-rate constant-current-constant voltage charging system commonly used in the industry, and even when charged up to a charging upper limit voltage U = 2 Uo-Us The battery can not be fully charged and reaches only 88% of the full charge voltage, so that the efficiency of the battery can not be sufficiently increased. The charging cut-off voltage Uo used in the low-rate constant-current-voltage charging method commonly used in the technical field to which the lithium anthracene battery belongs is 3.50 V, 3.65 V and 3.7 V. When the charging up to the charging upper limit voltage U = 2 Uo-Us All of the batteries could not be fully charged and the efficiency of the batteries could not be sufficiently increased.
상기 방법을 리튬 코발트 산화물 전지에 적용할 경우, Uo는 업계에서 통상적으로 사용하는 저율 정전류-정전압 충전방식에 사용되는 충전 차단전압 4.20V이고, 충전 상한전압 U=2Uo-Us까지 충전할 때 전지를 만충전하지 못하고 만충전압의 97%에만 도달하기에 전지의 효율성을 충분히 높이지 못하였다. When the above method is applied to a lithium cobalt oxide battery, Uo is a charge cut-off voltage of 4.20 V used in a low-rate constant current-constant voltage charging method commonly used in the industry, and when charging up to a charging upper limit voltage U = 2 Uo-Us, The battery can not be fully charged and reaches only 97% of the full charge voltage, so that the efficiency of the battery is not sufficiently increased.
그리하여, 전지의 효율성을 높이기 위하여 전지의 충전 상한전압에 대한 일정의 보정이 필요하다. Thus, in order to increase the efficiency of the battery, it is necessary to constantly correct the charge upper limit voltage of the battery.
본 발명이 이루고자 하는 목표는 전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법을 제공하여 전지의 효율성을 충분히 높이는데 있다. The aim of the present invention is to provide a charging method of a lithium ion battery for correcting and compensating for a voltage to sufficiently improve the efficiency of the battery.
정의Justice
이상적인 충전은 충전은 정전압 정전류 방식으로 리튬이온 전지에 충전하고, 충전회로를 차단한 후, 리튬이온 전지의 개로 안정전압이 정전압 충전전압에 도달하는 것이다. 이론적으로, 정전압 정전류 방식의 리튬이온 전지에 대한 충전은, 정전압으로 전류가 무한소에 될 때까지 충전하고, 충전회로를 차단한 후, 리튬이온 전지의 개로 안정전압이 정전압 충전전압에 도달할 수 있는 것이다. 실질적으로, 정전압 정전류 방식의 리튬이온 전지에 대한 충전은, 정전압으로 리튬이온 전지의 소모전류까지 충전하면, 리튬이온 전지의 충전전류는 소모전류와 동적인 균형상태를 유지하는데, 충전회로를 차단한 후 리튬전지의 개로 안정전압은 정전압 충전전압에 매우 인접할 수 있다. 표준 안정전압: 표준 혹은 제조사에서 규정한 전류로 Uo까지 정전류로 충전한 후, 표준 혹은 제조사에서 규정한 차단전류까지 정전압으로 충전하고 충전을 종결한다: 전지의 정전류 정전압 충전이 종결되고 정치가 시작될 때부터 시간을 측정하고, 전지는 어느 시간대부터 시작하여, 어느 시간대 내의 개로 전압의 전압강하가 소정의 수치보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 이 시간대의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 안정전압 Uso로 정한다. The ideal charging is to charge the lithium ion battery with a constant voltage constant current method, and after the charging circuit is shut off, the open stable voltage of the lithium ion battery reaches the constant voltage charging voltage. Theoretically, the charging for the lithium ion battery of the constant voltage constant current type is performed until the current becomes infinite at the constant voltage, and after the charging circuit is shut off, the open stable voltage of the lithium ion battery can reach the constant voltage charging voltage will be. Practically, when the constant-voltage constant-current type lithium ion battery is charged up to the consumption current of the lithium ion battery at a constant voltage, the charge current of the lithium ion battery maintains a dynamically balanced state with the consumed current. The open-circuit voltage of the lithium battery can be very close to the constant voltage charging voltage. Standard Stable Voltage: Charge with a constant current from standard or manufacturer specified current to Uo, then charge to constant voltage up to the standard or manufacturer's cut-off current, and terminate charging: When the constant current constant voltage charge of the battery is terminated, And the voltage of the battery reaches a stable state when the voltage drop of the open-circuit voltage within a certain time period is lower than a predetermined value, and the voltage corresponding to the first time point in this time period is It is determined by the stable voltage Uso of the battery.
리튬이온의 자유도는 리튬이온이 양극에서 자유로 활동하는 정도이다. 리튬이온 전지의 충전과정 중, 리튬이온은 양극에서 탈리하여 전해질을 통하여 음극에 삽입된다. 리튬이온은 양극 격자중에 자유로 분포되어 적절한 위치로 찾아가는데, 탈리과정 중에서, 거리가 가깝고 자유도가 높은 리튬이온은 먼저 탈리되는 반면, 거리가 멀고 자유도가 낮은 리튬이온은 나중에 탈리되고 양극의 단속을 크게 받는 리튬이온은 자유도가 낮아 탈리가 어렵거나, 더 큰 충전 에너지가 있어야 탈리가 가능하다. The degree of freedom of lithium ions is the degree to which lithium ions are free to act on the anode. During the charging process of the lithium ion battery, lithium ions are released from the anode and inserted into the cathode through the electrolyte. Lithium ions are freely distributed in the anode lattice and are then moved to the proper position. During the desorption process, lithium ions having a close distance and a high degree of freedom are first eliminated, while lithium ions having a long distance and low degree of freedom are eliminated later, The received lithium ion has a low degree of freedom and is difficult to desorb, or it can be desorbed with a larger charge energy.
원리 principle
CN101388477B에서 제시한 충전방법은, U=2Uo-Us=Uo+(Uo-Us)까지 충전하고 종결하는 방식으로 전지 내부의 전압강하(Uo-Us)를 보상하는데, 상기 전압강하(Uo-Us)는 정전류 I로 Uo까지 충전한 후 정치하면서 발생한 것이고; 전류 I에 대응되는 옴의 전압강하, 농도차편극 전압강하, 전기화학편극 전압강하 및 기타 저항 전압강하만 보상하고, 정전류 I로 Uo까지 만충전 되지 못한 것을 고려하지 않았고, 자유도가 낮은 리튬이온의 탈리를 고려하지 않았기에 보상한 압력강하는 전지를 100% 만충전까지 충전을 할 수 없어 이상적인 충전상태가 아니다. CN101388477B에서 제시한 충전방법은 설비 및 측정에서 발생한 오차의 영향을 고려하지 않았다. 100% 만충전이란, 표준 혹은 제조사에서 규정한 전류로 Uo까지 정전류로 충전하고, 표준 혹은 제조사에서 규정한 차단전류까지 정전압으로 충전하여 충전을 종결한 후, 표준 혹은 제조사에서 규정한 전류로 표준 혹은 제조사에서 규정한 차단전류까지 방전할 때, 출력된 용량이 100%이면, 그 방전 전의 충전상태를 100% 만충전 상태라고 한다. U=2Uo-Us=Uo+(Uo-Us)에 (Uo-Uso)를 추가하여 전류 I로 U=Uo+(Uo-Us)+(Uo-Uso)=3Uo-Us-Uso까지 충전하는 것은, 자유도가 매우 낮은 리튬이온의 탈리를 고려하였고, 이러야만 전지를 100% 만충전 상태에 인접하게 충전할 수 있으며, 설비 및 측정에서 발생한 오차의 영향을 줄여 가장 이상적인 충전상태를 실현할 수 있다. The charging method proposed in CN101388477B compensates for the voltage drop (Uo-Us) inside the battery by charging and terminating to U = 2Uo-Us = Uo + (Uo-Us) Generated by charging to Uo with a constant current I and then with a constant current; We did not consider the voltage drop of the Ohm corresponding to the current I, the concentration-theoretical polarization voltage drop, the electrochemical polarization voltage drop, and other resistance voltage drop, and the fact that the constant current I did not fully charge to Uo. The pressure drop that is compensated by not considering desorption is not an ideal charging condition because the battery can not be charged until 100% full charge. The charging method presented in CN101388477B does not take into account the effects of errors in the installation and measurement. 100% Full charge means that the charge is charged to constant current from standard or manufacturer's specified current to Uo and charged with constant voltage up to the standard or manufacturer's cutoff current to terminate the charging and then the standard or manufacturer specified current When discharging to the cut-off current specified by the manufacturer, if the output capacity is 100%, the charge state before discharge is referred to as 100% full charge state. (Uo-Uso) = 3Uo-Us-Uso by adding current (Uo-Uso) to U = 2Uo-Us = Uo + (Uo-Us) The lithium ion secondary battery can be charged to 100% of the fully charged state, thereby reducing the influence of the errors in the equipment and measurement, thereby realizing the ideal charging state.
과제의 해결수단 Solution to the Problem
표준적인 정전류 정전압 충전방법으로 전지를 만충전까지 충전한 후 개로 정치하면, 리튬 안산철 전지의 표준 안정전압은 충전 차단전압과 차이가 크고, 리튬 코발트 산화물 전지의 표준 안정전압은 표준 충전 차단전압과 차이가 작은 것을 발견할 수 있는데, 이는 리튬 안산철 전지의 만충전 수준이 낮고, 리튬 코발트 산화물 전지의 만충전 수준이 높은 것과 직접적으로 상관된다. The standard stable voltage of the lithium anthraquinone battery differs greatly from the charge cutoff voltage when the battery is charged up to full charge with the standard constant current constant voltage charging method and the standard stable voltage of the lithium cobalt oxide battery is different from the standard charge cutoff voltage , Which is directly correlated with the low full charge level of the lithium iron oxide battery and the high full charge level of the lithium cobalt oxide battery.
전지의 효율을 높이고 만충전 하기 위하여 기존의 U=Uo+(Uo-Us)에 보정값(Uo-Uso)을 추가하는데, 보정 및 보상 전압은: (Uo-Uso) is added to the existing U = Uo + (Uo-Us) in order to increase the efficiency of the battery and to charge the battery.
U=Uo+(Uo-Us)+(Uo-Uso)=3Uo-Us-Uso이다. U = Uo + (Uo-Us) + (Uo-Uso) = 3Uo-Us-Uso.
이에 근거하여 리튬 안산철 전지 및 리튬 코발트 산화물 전지에 충전할 때 보정 및 보상 전압을 통하여 전지를 100%까지 충전할 수 있다. Based on this, it is possible to charge the battery up to 100% through the compensation and compensation voltage when charging the lithium anhydrous iron battery and the lithium cobalt oxide battery.
동일한 방법으로 삼원 리튬이온 전지, 리튬 망간 산화물 전지, 리튬 티타늄 산화물 전지에 대하여 실험을 진행하였는데 모두 동일과 효과를 거두었다. In the same way, experiments were conducted on a three-way lithium ion battery, a lithium manganese oxide battery, and a lithium titanium oxide battery, all of which had the same effect.
전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에 있어서, 전지 충전 시, 전압이 충전 상한전압 U에 도달하면 정전압 충전으로 전환하여 충전전류가 정전압 이전의 충전전류의 5% 내지 99.99%까지 감소될 때 충전을 종결하는데, 전지의 충전 상한전압은 U=3Uo-Us-Uso이다. A method of charging a lithium ion battery for correcting and compensating a voltage, the method comprising: when the battery is charged, when the voltage reaches the charging upper limit voltage U, the charging current is switched to the constant voltage charging so that the charging current is reduced to 5% to 99.99% , The charge upper limit voltage of the battery is U = 3Uo-Us-Uso.
전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에 있어서, 전지 충전 시, 전압이 전지의 충전 상한전압 U에 도달하면 정전압 충전으로 전환하여 충전전류가 정전압 이전의 충전전류의 50% 내지 99.99%까지 감소될 때 충전을 종결하는데, 전지 양극사이의 충전 상한전압은 U=3Uo-Us-Uso이다. A charging method of a lithium ion battery for compensating and compensating a voltage, the charging current is switched from a constant voltage charging state to a constant voltage charging state when the voltage reaches a charging upper limit voltage U, , The charge upper limit voltage between the battery anode is U = 3Uo-Us-Uso.
Uso는 정전류 정전압으로 Uo까지 충전한 후 전지 전압강하의 표준 안정전압이고; Uso is the standard stable voltage of battery voltage drop after charging to Uo with constant current constant voltage;
Us 전류로 Uo까지 충전한 후 전지의 전압강하의 안정전압이며; A stable voltage of the voltage drop of the battery after charging up to Uo with Us current;
Uo는 표준 충전 차단전압이다. Uo is the standard charge cutoff voltage.
Uso는 정전류 정전압으로 Uo까지 충전한 후 전지 전압강하의 표준 안정전압인데, 그 값의 선택은, 정전류 정전압으로 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 전지는 어느 시간대 T Uso 부터 시작하여, 어느 시간대 T Uso 내의 개로 전압의 전압강하가 소정의 수치보다 낮으면 전지의 전압은 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대 T Uso 의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 표준 안정전압 Uso로 정한다. Uso is the standard steady voltage of the battery voltage drop after charging to the constant-current constant-voltage Uo, the choice of its value, by measuring the time after the charge to the constant current constant voltage is terminated the start of the value, the cell starting from one time zone T Uso , any time if the T-circuit voltage drop of the voltage in the Uso is below the predetermined value the voltage of the battery is to have reached a steady state, establishes a voltage corresponding to the first time point of the time T Uso with standard stable voltage Uso of the battery.
더욱 상세하게는, 표준 혹은 제조사에서 규정한 전류로 Uo까지 정전류 충전한 후, 표준 혹은 제조사에서 규정한 차단전류까지 정전압으로 충전하고 충전을 종결한다: 전지의 정전류 정전압 충전이 종결되고 정치가 시작될 때부터 시간을 측정하여, 전지는 어느 시간대 T Uso 부터 시작하여, 어느 시간대 T Uso 내의 개로 전압의 전압강하가 소정의 수치보다 낮으면 전지의 전압은 안정상태에 도달한 것으로, 이 시간대 T Uso 의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 표준 안정전압 Uso로 정한다. More specifically, the battery is charged with a constant current from the standard or the manufacturer's specified current to Uo, then charged to the standard or to the manufacturer's specified cut-off current with a constant voltage and terminates charging: constant current of the battery. from the measured time, the battery is that, starting from any time T Uso, any time if the T-circuit voltage drop of the voltage in the Uso is below the predetermined value the voltage of the battery has reached a steady state, the first of the time T Uso The voltage corresponding to the time is set as the standard stable voltage Uso of the battery.
Us는 정전류로 Uo까지 충전한 후 전지 전압강하의 안정전압인데, 그 값의 선택은 정전류 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 전지는 어느 시간대 T Us 부터 시작하여, 어느 시간대 T Us 내의 개로 전압의 전압강하가 소정의 수치보다 낮으면 전지의 전압은 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대 T Us 의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 안정전압 Us로 정한다. Us is the stable voltage after charging at a constant current until Uo battery voltage drops, the choice of the values measured hours after the start of the constant-current charging is terminated politics, batteries, starting any time T Us, which times T Us If the open-circuit voltage drop of the voltage is below the predetermined value of the battery voltage is within to have reached a steady state, establishes a voltage corresponding to the first time point of the time T Us voltage Us to the stabilization of the battery.
Uo는 표준 충전 차단전압으로, 업계에서 통상적으로 사용하는 저율 정전류-정전압 충전 방식에 사용되는 충전 차단전압이다. Uo is the standard charge cut-off voltage, the charge cut-off voltage used in the industry's most commonly used low-rate constant current-constant voltage charging scheme.
하나의 개선방안으로, 본 발명의 전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에 있어서, 전지는 전류의 정전류 방식으로 U=3Uo-Us-Uso까지 충전하고 종결할 수 있다. In one improvement, in a charging method of a lithium ion battery for compensating and compensating a voltage of the present invention, the battery can be charged and terminated up to U = 3Uo-Us-Uso by a current constant current method.
또 다른 개선방안으로, 본 발명의 전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에서 전지는 다단계 정전류 방식으로 U=3Uo-Us-Uso까지 충전한 후 정전압으로 전환하여, 충전전류가 정전압 이전의 전류의 5% 내지 99.99%까지 감소될 때 종결하고, Us는 충전 종결 전의 마지막 단계의 전류를 측정하여 정한다. As another improvement, in the charging method of a lithium ion battery for compensating and compensating the voltage of the present invention, the battery is charged to U = 3Uo-Us-Uso by a multi-stage constant current method and then converted to a constant voltage, And Us is determined by measuring the current at the last stage before the end of charging.
또 다른 개선방안으로, 본 발명의 전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에서, 전지는 비-정전류 방식으로 U=3Uo-Us-Uso까지 충전한 후 정전압으로 전환하여 충전전류가 정전압 이전의 전류의 50% 내지 99.99%까지 감소될 때 종결하고, Us는 충전 종결 전의 마지막 단계의 전류를 측정하여 정한다. As another improvement, in the charging method of a lithium ion battery for compensating and compensating the voltage of the present invention, the battery is charged to U = 3Uo-Us-Uso by a non-constant current method and then converted to a constant voltage, Terminates when the current is reduced to 50% to 99.99% of the previous current, and Us determines the current at the last step before the end of charge.
Uso의 측정방법으로, 전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에 있어서, 정전류 정전압 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 5분을 하나의 시간대로 정하고, 전지가 어느 시간대 T 5 부터 시작하여, 5분 시간대 T 5 내의 개로 전압의 전압강하가 2mV보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대 T 5 의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 표준 안정전압 Uso로 정한다. In the charging method of a lithium ion battery for the correction and compensation of a voltage in the method of Uso, the constant current and constant voltage charging are terminated and the time is measured from the start of the constant current to set the time for 5 minutes to one time, starting from
Uso의 또 다른 측정방법으로, 전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에 있어서, 정전류 정전압 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 10분을 하나의 시간대로 정하고, 전지가 어느 시간대 T 10 부터 시작하여, 10분 시간대 T 10 내의 개로 전압의 전압강하가 1mV보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대 T 10 의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 표준안정전압 Uso로 정한다. As another measurement method of Uso, in a charging method of a lithium ion battery for compensating and compensating a voltage, the time is measured after the constant current constant voltage charging is terminated and the battery is started, and 10 minutes is set as one time zone. starting either from
Us의 또 다른 측정방법으로, Us값의 선택에 있어서, 정전류 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 전지는 어느 시간대 T Us’ 부터 시작하여, 어는 시간대 T Us’ 내의 개로 전압의 전압강하가 소정의 수치보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 이 시간대 T Us’ 의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 안정전압 Us로 정한다. In yet a different measurement methods, the selection of the Us value of Us, the constant current charging is terminated and measures the time after value is started, the battery, starting from, freezing time T Us' which times T Us open-circuit voltage voltage in the When the drop is lower than the predetermined value, the voltage of the battery reaches the stable state, and the voltage corresponding to the first time point of this time period T Us' is set as the stable voltage Us of the battery.
Uo는 업계에서 통상적으로 사용하는 저율 정전류-정전압 충전 방식에 사용되는 충전 차단전압이다. Uo is the charge cut-off voltage used in the low-rate constant-current-constant voltage charging method commonly used in the industry.
전지가 리튬 코발트 산화물 전지이고 Uo의 값이 4.2V인 경우, Uo ≒ Uso이고, Uo+(Uo-Us)까지 충전 후 종결한다. When the battery is a lithium cobalt oxide battery and the value of Uo is 4.2 V, Uo is approximately equal to Uso, and charging to Uo + (Uo-Us) is terminated.
표준 안정전압 Uso는 표준 충전 차단전압 Uo 및 표준 충전 차단전류와 상관되고, 충전배율과 관련이 작거나 거의 없는 것을 명확해야 한다. It should be clear that the standard stable voltage Uso is correlated with the standard charge cutoff voltage Uo and the standard charge cutoff current, and with little or no relation to the charge magnification.
널리 알려진 바와 같이, 리튬 안산철 전지에 있어서 표준 충전 차단전압 Uo는 3.5V, 3.6V, 3.65V, 3.7V일 수 있는데, 서로 다른 Uo는 서로 다른 표준용량 C0를 얻을 수 있다. 표준용량은 표준 혹은 제조사에서 규정한 전류로 Uo까지 정전류로 충전하고 정전압으로 표준 혹은 제조사에서 규정한 차단전류까지 충전 후 충전을 종결하여, 표준 혹은 제조사에서 규정한 전류로 표준 혹은 제조사에서 규정한 차단전류까지 방전하는데, 이 때 출력된 용량을 표준용량 C0로 한다. 리튬 안산철 전지의 표준 충전 차단전압 Uo는 널리 알려진 값을 선택할 수 있고, 급속 충전할 경우 표준용량 C0에 가까운 전기량을 충전하기 위하여 보정 및 보상 전압의 값이 U=Uo+(Uo-Us)+(Uo-Uso)=3Uo-Us-Uso인 충전방법을 적용한다. , Lithium may be a standard charge cut-off voltage Uo is 3.5V, 3.6V, 3.65V, 3.7V in Ansan iron battery, a different Uo is possible to obtain the different standard capacitor C 0, as is well known. The standard capacity is the standard or the manufacturer's specified current to Uo, the constant current is charged to the Uo, the constant current is charged to the standard or manufacturer's specified breaking current, and the charging is terminated. Current is discharged, and the output capacity at this time is set as the standard capacity C 0 . Standard charge of lithium Ansan iron battery cut-off voltage Uo is widely can select a known value, rapidly when charging the value of the compensation and the compensation voltage U = in order to charge the close electricity quantity of the standard capacity C 0 Uo + (Uo-Us ) + (Uo-Uso) = 3Uo-Us-Uso.
널리 알려진 바와 같이, 리튬 코발트 산화물 전지의 가장 통상적인 표준 차단전압 Uo는 4.2V이고, 현재 4.3V 및 4.35V의 고전압 리튬 코발트 산화물 전지는 개발되었고, 4.4V 및 4.5V 고전압 리튬 코발트 산화물 전지는 개발 중인데, 이에 대응되는 표준 충전 차단전압 Uo는 각각 4.3V、4.35V、4.4V、4.5V이고, 각 Uo마다 서로 다른 표준용량C0를 얻을 수 있다. 전압이 다른 이리튬 코발트 산화물 전지 대응되는 널리 알려진 표준 충전 차단전압 Uo를 선택할 수 있고, 급속 충전할 경우 표준용량 C0에 가까운 전기량을 신속하게 충전하기 위하여 보정 및 보상 전압의 값이 U=Uo+(Uo-Us)+(Uo-Uso)=3Uo-Us-Uso인 충전방법을 적용한다. As is widely known, the most common standard cut-off voltage Uo of a lithium cobalt oxide cell is 4.2 V, and a high-voltage lithium cobalt oxide battery of 4.3 V and 4.35 V has been developed and 4.4 V and 4.5 V high-voltage lithium cobalt oxide batteries have been developed The corresponding standard charge cut-off voltage Uo is 4.3 V, 4.35 V, 4.4 V and 4.5 V, respectively, and a different standard capacity C 0 can be obtained for each Uo. In order to rapidly charge the electricity quantity close to the standard capacity C 0 when the rapid charging is performed, the value of the compensation and compensation voltage is U = Uo + ( Uo-Us) + (Uo-Uso) = 3Uo-Us-Uso.
널리 알려진 바와 같이, 삼원 리튬이온 전지(리튬 니켈 코발트 망간 산화물 전지)의 통상적인 표준 차단전압 Uo는 4.2V이고, 현재 4.3V 및 4.35V의 고전압 삼원 리튬이온 전지를 개발하는 중인데, 이에 대응되는 표준 충전 차단전압 Uo는 각각 4.3V、4.35V이고, 각 Uo마다 서로 다른 표준용량C0를 얻을 수 있다. 전압이 다른 삼원 리튬이온 전지에 대응되는 널리 알려진 표준 충전 차단전압 Uo를 선택할 수 있고, 급속 충전할 경우 표준용량 C0에 가까운 전기량을 신속하게 충전하기 위하여 보정 및 보상 전압의 값이 U=Uo+(Uo-Us)+(Uo-Uso)=3Uo-Us-Uso인 충전방법을 적용한다. As is widely known, the typical standard breakdown voltage Uo of a three-way lithium ion battery (lithium nickel cobalt manganese oxide battery) is 4.2 V, and currently developing a high voltage three-way lithium ion battery of 4.3 V and 4.35 V, Charge interruption voltage Uo is 4.3V and 4.35V respectively, and different standard capacity C 0 can be obtained for each Uo. A well-known standard charging cut-off voltage Uo corresponding to a three-way lithium ion battery having different voltages can be selected. In order to quickly charge an electric quantity close to the standard capacity C 0 in the case of rapid charging, the value of the compensation and compensation voltage is U = Uo + Uo-Us) + (Uo-Uso) = 3Uo-Us-Uso.
특별히, 리튬 코발트 산화물 전지의 Uo값이 4.2V(도2 참조)인 경우, Uo≒Uso, U≒Uo+(Uo-Us)까지 충전한 후 종결하여도 정전류 정전압으로 4.2V까지 충정한 것과 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 리튬 코발트 산화물 전지의 Uo값이 4.2V일 때 보정값(Uo-Uso)를 고려하지 않을 수 있다. 하지만, 기타 표준 충전 차단전압 Uo는 도3에서 제시한 Uo=4.35V인 경우와 같이, Uo와 Uso의 차이가 커서 보정값(Uo-Uso)을 고려하여야 100% 만충전 상태까지 충전이 가능하다. Specifically, when the Uo value of the lithium cobalt oxide battery is 4.2 V (see FIG. 2), it is almost the same as that charged to 4.2 V at the constant current constant voltage even after charging up to Uo ≒ Uso and U ≒ Uo + (Uo-Us) Effect can be obtained. That is, the correction value (Uo-Uso) may not be considered when the Uo value of the lithium cobalt oxide battery is 4.2V. However, as in the case of Uo = 4.35 V shown in FIG. 3, the other standard charge cutoff voltage Uo can be charged up to 100% full charge state by considering the correction value (Uo-Uso) because the difference between Uo and Uso is large .
종래의 충전방법과 비교할 때, 본 발명의 효과는 아래와 같다. Compared with the conventional charging method, the effects of the present invention are as follows.
1. 리튬이온 전지를 급속하게 만충전에 가까운 상태로 충전할 수 있다; 1. Lithium-ion batteries can be charged quickly and quickly before full charge;
2. 본 발명의 충전방법은 여러 가지 리튬이온 전지에 적용할 수 있고, 거의 100% 충전하며, 전지의 효율을 높일 수 있다. 2. The charging method of the present invention can be applied to various lithium ion batteries and can be charged to almost 100%, thereby improving the efficiency of the battery.
3. 본 발명의 리튬이온 전지의 충전방법은, 동일 배율 전류의 정전류 정전압 충전과 비교하였을 때, 더욱 긴 사이클 수명 혹은 동일한 사이클 횟수를 가지고 있고, 또한 본 발명의 충전방법은 방전 시 보다 많은 용량을 출력할 수 있다. 3. The charging method of the lithium ion battery of the present invention has a longer cycle life or the same number of cycles as compared with the constant current constant voltage charge of the same magnification current and the charging method of the present invention has a larger capacity Can be output.
4. 본 발명의 충전방법으로 충전회로를 설계하여 충전기를 제작할 수 있다. 4. A charger can be manufactured by designing a charging circuit using the charging method of the present invention.
5. 본 발명의 방법으로 전자 소자를 제작하여 셀과 조립하여 사용할 수 있다. 5. An electronic device can be manufactured by the method of the present invention and assembled with a cell.
도1은 리튬 안산철 전지를 정전류 정전압으로 Uo까지 충전한 후 표준 차단전압 Uso의 곡선 및 정전류 정전압으로 Uo까지 충전한 후 안정전압 Us의 곡선을 나타낸 도면이다.
도2는 리튬 코발트 산화물 전지를 정전류 정전압으로 Uo까지 충전한 후 표준 차단전압 Uso의 곡선 및 정전류 정전압으로 Uo까지 충전한 후 안정전압 Us의 곡선을 나타낸 도면이다.
도3은 4.35V 고전압 리튬 코발트 산화물 전지를 정전류 정전압으로 Uo까지 충전한 후 표준 차단전압Uso의 곡선 및 정전류 정전압으로 Uo까지 충전한 후 안정전압 Us의 곡선을 나타낸 도면이다. 1 is a graph showing a curve of the standard cut-off voltage Uso after charging the lithium anhidic steel battery up to Uo with a constant current constant voltage and a curve of the stable voltage Us after charging up to Uo with a constant current constant voltage.
FIG. 2 is a graph showing a curve of the standard cut-off voltage Uso after the lithium cobalt oxide battery is charged up to Uo with a constant current constant voltage and a stable voltage Us after charging up to Uo with a constant current constant voltage.
3 is a graph showing a curve of the standard cut-off voltage Uso after the 4.35V high-voltage lithium cobalt oxide battery is charged to Uo with a constant current constant voltage, and a stable voltage Us after charging to Uo with a constant current constant voltage.
아래에서는 비교예 및 실시예를 참고로 본 발명에 대하여 상세히 설명하여 본 발명의 구체적인 실현방식 및 장점을 제시하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to comparative examples and examples, and a concrete realization method and advantages of the present invention will be described.
비교예1.1: 리튬 안산철 전지, 표준 충전방법 Comparative Example 1.1 : Lithium anhydrous iron battery, standard charging method
402045Fe15C는 고율형 3.2V190mAh 리튬 안산철 전지로, LiFePO4/C계의 단위전지(Uo=3.6V)이고, 정격 용량은 Cr=190mAh이며, GB/T18287-2013표준 충전방법을 참조하여, 402045Fe15C is a high-rate type 3.2V190mAh lithium anhydrous iron battery, LiFePO4 / C type unit cell (Uo = 3.6V), rated capacity Cr = 190mAh, referring to the standard charging method of GB / T18287-2013,
1. 정전류 38mA(0.2C)으로 3.6V에 이를 때까지 충전하고, 정전압 3.6V로 전환하여, 전류가 3.8mA(0.02C)으로 감소될 때까지 충전하여 종결하고, 충전시간 Tc 및 충전용량 Cc를 기록한다; 1. Charge to 3.6 V with a constant current of 38 mA (0.2 C), charge to a constant voltage of 3.6 V until the current is reduced to 3.8 mA (0.02 C) and terminate, and charge time Tc and charge capacity Cc Lt; / RTI >
2. 정전류 38mA(0.2C)으로 2.0V까지 방전하고, 방전용량 Cd를 기록한다; (이 단계는 충전 후 출력가능한 용량을 측정하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다.) 2. Discharge to 2.0 V with a constant current of 38 mA (0.2 C) and record the discharge capacity Cd; (This step is to measure the available capacity after charging and is not an essential step in the charging method.)
3. 순환: 3. Circulation:
3.1. 정전류 1140mA으로 3.6V에 이를 때까지 충전한 후, 정전압 3.6V로 전환하여, 전류가 3.8mA으로 감소될 때까지 충전한다. 3.1. After charging to 3.6 V with a constant current of 1140 mA, charge to 3.6 V and then charge until the current is reduced to 3.8 mA.
3.2. 5min 정치한다. 3.2. Leave for 5min.
3.3. 정전류 1140mA으로 2.0V에 이를 때까지 방전한다. 3.3. Discharge at constant current of 1140mA until it reaches 2.0V.
3.4. 5min 정치한다. 3.4. Leave for 5min.
3.5. 단계 3.1 내지 단계 3.4를 1000번 순환한다. 3.5. Steps 3.1 to 3.4 are repeated 1000 times.
3.6. 종결한다. 3.6. It concludes.
비교예1.2: 리튬 안산철 전지, CN101388477B 충전방법 Comparative Example 1.2 : Lithium anhydrous iron battery, CN101388477B Charging method
비교예1.1의 전지와 같이, t=10min 내에 충전을 완료하고자 하고, CN101388477B에서 공개한 급속 충전방법에 근거하여, 소요되는 정전류 충전전류는 I=Cr/t*60=190/10*60=1140mA(6C배율)이다. 60 = 190/10 * 60 = 1140 mA as the battery of Comparative Example 1.1, and the required constant current charging current is calculated based on the rapid charging method disclosed in CN101388477B in order to complete charging within t = 10 min (6C magnification).
1. 안정전압 측정: 정전류 1140mA으로 3.6V에 이를 때까지 충전한 후, 종결하고, 개로 전압을 테스트하여, 안정전압 Us를 측정하는데, 안정전압 Us의 곡선은 도1에 제시되어 있다; 정전류 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 10분을 하나의 시간대로 정하고, 전지가 어느 시간대부터 시작하여, 10분 시간대 내의 개로 전압의 전압강하가 1mV보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 안정전압 Us로 정한다; 1. Stable Voltage Measurement: The steady voltage Us curve is shown in FIG. 1, in which the steady voltage Us is measured by charging and terminating at a constant current of 1140 mA until the voltage reaches 3.6 V and testing the open-circuit voltage; If the voltage of the open-circuit voltage is lower than 1 mV and the voltage of the battery is stable when the battery starts at any time zone and the 10-minute time-line voltage drop is less than 1 mV, the time is measured after the constant- State is reached, the voltage corresponding to the first time point of the time zone is set to the stable voltage Us of the battery;
정전류 38mA(0.2C)으로 2.0V에 이를 때까지 방전한다.(이 단계는 전 단계에서 충전된 용량을 출력하여 전지를 충전대기 상태로 하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); Discharge at constant current 38mA (0.2C) until 2.0V (this step is to output the charged capacity in the previous step so as to put the battery in a charge standby state, which is not an essential step in the charging method);
3. 정전류 1140mA으로 2Uo-Us에 이를 때까지 충전한 후 종결하여 충전시간 Tc 및 충전용량 Cc를 기록한다; 3. Charge the battery until it reaches 2Uo-Us at a constant current of 1140mA and then terminate to record the charging time Tc and the charging capacity Cc;
4. 정전류 38mA(0.2C)으로 2.0V에 이를 때까지 방전하고 방전용량 Cd를 기록한다(이 단계는 충전 후 출력가능한 용량을 측정하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 4. Discharge to constant current of 38 mA (0.2 C) until 2.0 V is reached and record the discharge capacity Cd (this step is to measure the available capacity after charging and is not an essential step in the charging method);
5. 순환: 5. Circulation:
5.1. 정전류 1140mA으로 2Uo-Us에 이를 때까지 충전한다. 5.1. Charge to a constant current of 1140mA until reaching 2Uo-Us.
5.2. 5min 정치한다. 5.2. Leave for 5min.
5.3. 정전류 1140mA 으로 2.0V에 이를 때까지 방전한다. 5.3. Discharge at constant current of 1140mA until it reaches 2.0V.
5.4. 5min 정치한다. 5.4. Leave for 5min.
5.5. 단계 5.1 내지 단계 5.4를 1000번 순환한다. 5.5. Steps 5.1 through 5.4 are cycled 1000 times.
5.6. 종결한다. 5.6. It concludes.
실시예 1: 리튬 안산철 전지, 본 발명의 방법은, Example 1 : Lithium anhydrous iron battery, a method of the present invention,
비교예1.1의 전지와 동일하게, 비교예1.2에서 측정된 안정전압 Us를 사용한다; As in the battery of Comparative Example 1.1, the stable voltage Us measured in Comparative Example 1.2 is used;
1. 표준 안정전압의 측정: 정전류 38mA(0.2C)으로 3.6V에 이를 때까지 충전하고, 정전압 3.6V로 전환하여 전류가 3.8mA(0.02C)으로 감소될 때까지 충전한 후 종결하고, 개로 전압을 테스트하여, 표준 안정전압 Uso를 측정하는데, 표준 안정전압 Uso의 곡선은 도1에 제시되어 있다; 정전류 정전압 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 10분을 하나의 시간대로 정하고, 전지가 어느 시간대부터 시작하여, 10분 시간대 내의 개로 전압의 전압강하가 1mV보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 표준 안정전압 Uso로 정한다; 1. Measurement of the standard stable voltage: Charge to 3.6 V with a constant current of 38 mA (0.2 C), charge to a constant voltage of 3.6 V, charge until the current is reduced to 3.8 mA (0.02 C) The voltage is tested to determine the standard stable voltage Uso, the curve of the standard stable voltage Uso is shown in Figure 1; If the voltage drop of the open-circuit voltage within the 10-minute time zone is lower than 1 mV, the voltage of the battery is lowered The voltage corresponding to the first point in time of the time zone is set as the standard stable voltage Uso of the battery;
2. 정전류 38mA(0.2C)으로 2.0V에 이를 때까지 방전한다; (이 단계는 전 단계에서 충전된 용량을 출력하여 전지를 충전대기 상태로 하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 2. Discharge to constant current of 38mA (0.2C) until 2.0V; (This step is to output the charged capacity in the previous step so as to put the battery in a charging standby state and is not an essential step of the charging method);
3. 10min 내에 충전을 완료하고자 할 경우, 본 발명의 전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에 있어서, 소요되는 정전류 충전전류는 1140mA(6C배율)이고, U=3Uo-Us-Uso에 도달하면 정전압 충전으로 전환하여, 충전전류가 정전압 이전의 충전전류의 95%에 감소될 때 종결하고, 충전시간 Tc 및 충전용량 Cc를 기록한다. 3. In the charging method of the lithium ion battery for correcting and compensating the voltage of the present invention, the constant current charging current is 1140 mA (6C magnification) and U = 3Uo-Us-Uso It is switched to constant voltage charging, and when the charging current is reduced to 95% of the charging current before the constant voltage, it is terminated and the charging time Tc and the charging capacity Cc are recorded.
4. 정전류 38mA(0.2C)으로 2.0V에 이를 때까지 방전하고 방전용량 Cd를 기록한다(이 단계는 충전 후 출력가능한 용량을 측정하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 4. Discharge to constant current of 38 mA (0.2 C) until 2.0 V is reached and record the discharge capacity Cd (this step is to measure the available capacity after charging and is not an essential step in the charging method);
5. 순환: 5. Circulation:
5.1. 정전류 1140mA으로 3Uo-Us-Uso까지 충전한 후, 정전압 충전으로 전환하여, 충전전류가 1083mA(정전압 이전의 충전전류의 95%)으로 감소될 때 종결한다. 5.1. After charging to 3Uo-Us-Uso at a constant current of 1140mA, switch to constant voltage charging and terminate when the charging current is reduced to 1083mA (95% of the charging current before constant voltage).
5.2. 5min 정치한다. 5.2. Leave for 5min.
5.3. 정전류 1140mA 으로 2.0V에 이를 때까지 방전한다. 5.3. Discharge at constant current of 1140mA until it reaches 2.0V.
5.4. 5min 정치한다. 5.4. Leave for 5min.
5.5. 단계 5.1 내지 단계 5.4를 1000번 순환한다. 5.5. Steps 5.1 through 5.4 are cycled 1000 times.
5.6. 종결한다. 5.6. It concludes.
비교예1.1, 비교예 1.2, 실시예 1의 테스트 결과는 표 1와 같다. The test results of Comparative Example 1.1, Comparative Example 1.2 and Example 1 are shown in Table 1.
만충전 수준: 표준 충전방법으로 충전하고, 표준 방전방법으로 방전하여 출력된 용량을 100%로 하고; 비-표준 충전방법으로 충전하고, 표준 방전방법으로 방전하여 출력된 용량을 표준 방전용량과 비교한 비율을 만충전 수준으로 한다. Full charge level: Charge by standard charge method, discharge by standard discharge method and set output capacity to 100%; Charge with non-standard charging method, discharging by standard discharging method, and the output capacity is compared with standard discharge capacity as full charge level.
비교예2.1: 리튬 코발트 산화물 전지, 표준 충전방법 Comparative Example 2.1 : Lithium cobalt oxide battery, standard charging method
703048H10C는 고율형 3.7V800mAh 리튬이온 폴리머 전지로, LiCoO2/C 단위전지(Uo=4.2V)이고, 정격 용량은 Cr=800mAh이며, GB/T18287-2013표준 충전방법을 참조하고, 703048H10C is a high-rate 3.7V800mAh lithium-ion polymer battery with a LiCoO 2 / C unit cell (Uo = 4.2V) with a rated capacity of Cr = 800mAh, refer to the standard charging method of GB / T18287-2013,
1. 정전류 160mA(0.2C)으로 4.2V에 이를 때까지 충전하고, 정전압 4.2V로 전환하여 전류가 16mA(0.02C)으로 감소될 때까지 충전하여, 충전시간 Tc 및 충전용량 Cc를 기록한다; 1. Charge to 4.2 V with a constant current of 160 mA (0.2 C), charge to constant voltage 4.2 V until the current is reduced to 16 mA (0.02 C), record charge time Tc and charge capacity Cc;
2. 정전류 160mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전하고 방전용량 Cd를 기록한다(이 단계는 충전 후 출력가능한 용량을 측정하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 2. Discharge to constant current of 160 mA (0.2 C) until 3.0 V is reached and record the discharge capacity Cd (this step is to measure the available capacity after charging and is not an essential step in the charging method);
3. 순환: 3. Circulation:
3.1. 정전류 4800mA으로 4.2V에 이를 때까지 충전한 후, 정전압4.2V로 전환하여 전류가 16mA으로 감소될 때까지 충전한다. 3.1. After charging to 4.2 V with a constant current of 4800 mA, charge the battery to the constant voltage of 4.2 V until the current is reduced to 16 mA.
3.2. 5min 정치한다. 3.2. Leave for 5min.
3.3. 정전류 4800mA으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다. 3.3. Discharge until the voltage reaches 3.0V at a constant current of 4800mA.
3.4. 5min 정치한다. 3.4. Leave for 5min.
3.5. 단계 3.1 내지 단계 3.4를 500번 순환한다. 3.5. Steps 3.1 to 3.4 are repeated 500 times.
3.6. 종결한다. 3.6. It concludes.
비교예2.2: 리튬 코발트 산화물 전지, CN101388477B충전방법 Comparative Example 2.2 : Lithium cobalt oxide battery, CN101388477B Charging method
비교예2.1의 전지와 동일하게, t=10min 내에 충전을 완료하고자 하고, CN101388477B에서 공개한 급속 충전방법에 근거하여, 소요되는 정전류 충전전류는 I=Cr/t*60=800/10*60=4800mA(6C배율)이다. 60 / mo> t = 60 / mo> 80/10 * 60 / mo> t = 60 / mo> 4800mA (6C magnification).
1. 안정전압 측정: 정전류 4800mA으로 4.2V에 이를 때까지 충전한 후, 종결하고, 개로 전압을 테스트하여, 안정전압 Us를 측정하는데, 안정전압 Us의 곡선은 도2에 제시되어 있다; 정전류 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 10분을 하나의 시간대로 정하고, 전지가 어느 시간대부터 시작하여, 10분 시간대 내의 개로 전압의 전압강하가 1mV보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 안정전압 Us로 정한다; 1. Stable voltage measurement: Charge to a constant current of 4800 mA to 4.2 V, then terminate, test the open-circuit voltage and measure the stable voltage Us; the curve of the stable voltage Us is shown in FIG. If the voltage of the open-circuit voltage is lower than 1 mV and the voltage of the battery is stable when the battery starts at any time zone and the 10-minute time-line voltage drop is less than 1 mV, the time is measured after the constant- State is reached, the voltage corresponding to the first time point of the time zone is set to the stable voltage Us of the battery;
2. 정전류 160mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다; (이 단계는 전 단계에서 충전된 용량을 출력하여 전지를 충전대기 상태로 하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 2. Discharge until a constant current of 160mA (0.2C) reaches 3.0V; (This step is to output the charged capacity in the previous step so as to put the battery in a charging standby state and is not an essential step of the charging method);
3. 정전류 4800mA으로 2Uo-Us에 이를 때까지 충전한 후 종결하고, 충전시간 Tc 및 충전용량 Cc를 기록한다; 3. Charge and terminate at a constant current of 4800mA until reaching 2Uo-Us, record charge time Tc and charge capacity Cc;
4. 정전류 160mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전하고 방전용량 Cd를 기록한다(이 단계는 충전 후 출력가능한 용량을 측정하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 4. Discharge to constant current of 160 mA (0.2 C) until 3.0 V is reached and record the discharge capacity Cd (this step is to measure the available capacity after charging, not a necessary step in the charging method);
5. 순환: 5. Circulation:
5.1. 정전류 4800mA으로 2Uo-Us에 이를 때까지 충전한다. 5.1. Charge at a constant current of 4800mA until reaching 2Uo-Us.
5.2. 5min 정치한다. 5.2. Leave for 5min.
5.3. 정전류 4800mA 으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다. 5.3. Discharge until the voltage reaches 3.0V at a constant current of 4800mA.
5.4. 5min 정치한다. 5.4. Leave for 5min.
5.5. 단계 5.1 내지 단계 5.4를 500번 순환한다. 5.5. Steps 5.1 through 5.4 are cycled 500 times.
5.6. 종결한다. 5.6. It concludes.
실시예 2: 리튬 코발트 산화물 전지, 본 발명의 방법은, Example 2 : Lithium cobalt oxide battery, a method of the present invention,
비교예2.1의 전지와 동일하게, 비교예2.2에서 측정된 안정전압 Us를 사용하고; As in the battery of Comparative Example 2.1, using the stable voltage Us measured in Comparative Example 2.2;
1. 표준 안정전압의 측정: 정전류 160mA(0.2C)으로 4.2V에 이를 때까지 충전하고, 정전압 4.2V로 전환하여 전류가 16mA(0.02C)로 감소될 때까지 충전한 후 종결하고, 개로 전압을 테스트하여, 표준 안정전압 Uso를 측정하는데, 표준 안정전압 Uso의 곡선은 도2에 제시되어 있다; 정전류 정전압 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 10분을 하나의 시간대로 정하고, 전지가 어느 시간대부터 시작하여, 10분 시간대 내의 개로 전압의 전압강하가 1mV보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 표준 안정전압 Uso로 정한다; 1. Measurement of standard stable voltage: Charge to 4.2 V with a constant current of 160 mA (0.2 C), charge to a constant voltage of 4.2 V, charge to a current of 16 mA (0.02 C) and terminate, To measure the standard stable voltage Uso, the curve of the standard stable voltage Uso is shown in Figure 2; If the voltage drop of the open-circuit voltage within the 10-minute time zone is lower than 1 mV, the voltage of the battery is lowered The voltage corresponding to the first point in time of the time zone is set as the standard stable voltage Uso of the battery;
2. 정전류 160mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다; (이 단계는 전 단계에서 충전된 용량을 출력하여 전지를 충전대기 상태로 하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 2. Discharge until a constant current of 160mA (0.2C) reaches 3.0V; (This step is to output the charged capacity in the previous step so as to put the battery in a charging standby state and is not an essential step of the charging method);
3. 10min 내에 충전을 완료하고자 할 경우, 본 발명의 전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에 있어서, 소요되는 정전류 충전전류는 4800mA(6C배율)이고, U=3Uo-Us-Uso에 도달하면 정전압 충전으로 전환하여, 충전전류가 정전압 이전의 충전전류의 95%에 감소될 때 종결하고, 충전시간 Tc 및 충전용량 Cc를 기록한다; 3. In the charging method of the lithium ion battery for compensating and compensating the voltage of the present invention, the constant current charging current required is 4800 mA (6C magnification), U = 3Uo-Us-Uso , It is switched to the constant voltage charging, and when the charging current is reduced to 95% of the charging current before the constant voltage, it is terminated and the charging time Tc and the charging capacity Cc are recorded;
4. 정전류 160mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전하고 방전용량 Cd를 기록한다(이 단계는 충전 후 출력가능한 용량을 측정하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 4. Discharge to constant current of 160 mA (0.2 C) until 3.0 V is reached and record the discharge capacity Cd (this step is to measure the available capacity after charging, not a necessary step in the charging method);
5. 순환. 5. Circulation.
5.1. 정전류 4800mA으로 3Uo-Us-Uso에 이를 때까지 충전한 후, 정전압 충전으로 전환하여, 충전전류가 4560mA(정전압 이전의 충전전류의 95%)으로 감소될 때 종결한다. 5.1. After charging to 3 Uo-Us-Uso at a constant current of 4800 mA, switch to constant voltage charging and terminate when the charging current is reduced to 4560 mA (95% of the charging current before constant voltage).
5.2. 5min 정치한다. 5.2. Leave for 5min.
5.3. 정전류 4800mA 으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다. 5.3. Discharge until the voltage reaches 3.0V at a constant current of 4800mA.
5.4. 5min 정치한다. 5.4. Leave for 5min.
5.5. 단계 5.1 내지 단계 5.4를 500번 순환한다. 5.5. Steps 5.1 through 5.4 are cycled 500 times.
5.6. 종결한다. 5.6. It concludes.
비교예2.1, 비교예 2.2, 실시예 2의 테스트 결과는 표 2와 같다. The test results of Comparative Example 2.1, Comparative Example 2.2 and Example 2 are shown in Table 2.
비교예3.1: 4.35V 고전압 리튬 코발트 산화물 전지, 표준 충전방법 Comparative Example 3.1 : 4.35 V high-voltage lithium cobalt oxide battery, standard charging method
601250HV10C는 4.35V 고전압형 235mAh 리튬이온 폴리머 전지로, LiCoO2/C 단위전지(Uo=4.35V)이고, 정격 용량은 Cr=800mAh이며, GB/T18287-2013표준 충전방법을 참조하고, The 601250HV10C is a 4.35V high voltage 235mAh lithium ion polymer battery with a LiCoO 2 / C unit cell (Uo = 4.35V) with a rated capacity of Cr = 800mAh, refer to GB / T18287-2013 standard charging method,
1. 정전류 47mA(0.2C)으로 4.35V에 이를 때까지 충전하고, 정전압 4.2V로 전환하여 전류가 4.7mA(0.02C)으로 감소될 때까지 충전하여, 충전시간 Tc 및 충전용량 Cc를 기록한다; 1. Charge to 4.35 V with a constant current of 47 mA (0.2 C), charge to a constant voltage of 4.2 V until the current is reduced to 4.7 mA (0.02 C), record charge time Tc and charge capacity Cc ;
2. 정전류 47mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전하고 방전용량 Cd를 기록한다(이 단계는 충전 후 출력가능한 용량을 측정하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 2. Discharge to a constant current of 47 mA (0.2 C) until 3.0 V is reached and record the discharge capacity Cd (this step is to measure the available capacity after charging and is not an essential step in the charging method);
3. 순환: 3. Circulation:
3.1. 정전류 470mA으로 4.35V에 이를 때까지 충전한 후, 정전압 4.35V로 전환하여, 전류가 4.7mA으로 감소될 때까지 충전한다. 3.1. After charging to 4.35V at a constant current of 470mA, switch to a constant voltage of 4.35V and charge until the current is reduced to 4.7mA.
3.2. 5min 정치한다. 3.2. Leave for 5min.
3.3. 정전류 470mA으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다. 3.3. Discharge at constant current 470mA until it reaches 3.0V.
3.4. 5min 정치한다. 3.4. Leave for 5min.
3.5. 단계 3.1 내지 단계 3.4를 500번 순환한다. 3.5. Steps 3.1 to 3.4 are repeated 500 times.
3.6. 종결한다. 3.6. It concludes.
비교예3.2: 4.35V 고전압 리튬 코발트 산화물 전지, CN101388477B 충전방법 Comparative Example 3.2 : 4.35 V high-voltage lithium cobalt oxide battery, CN101388477B Charging method
비교예 3.1의 전지와 같이, t=30min 내에 충전을 완료하고자 하고, CN101388477B에서 공개한 급속 충전방법에 근거하여, 소요되는 정전류 충전전류는 I=Cr/t*60=235/30*60=470mA(2C배율)이고, 60% = 235/30 * 60 = 470 mA / cm < 2 >, based on the rapid charging method disclosed in CN101388477B, (2C magnification)
1. 안정전압 측정: 정전류 470mA으로 4.35V에 이를 때까지 충전한 후 종결하고, 개로 전압을 테스트하여, 안정전압 Us를 측정하는데, 안정전압 Us의 곡선은 도3에 제시되어 있다; 정전류 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 5분을 하나의 시간대로 정하고, 전지가 어느 시간대부터 시작하여, 5분 시간대 내의 개로 전압의 전압강하가 2mV보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 안정전압 Us로 정한다. 1. Stable voltage measurement: Charge and terminate to 4.35V with a constant current of 470mA, terminate the open-circuit voltage test, and measure the stable voltage Us; the curve of the stable voltage Us is shown in FIG. If the voltage is lower than 2 mV when the battery starts at a certain time and the 5-minute time period is less than 2 mV, the voltage of the battery is stabilized And the voltage corresponding to the first time point of the time zone is set as the stable voltage Us of the battery.
2. 정전류 47mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다; (이 단계는 전 단계에서 충전된 용량을 출력하여 전지를 충전대기 상태로 하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다) 2. Discharge to a constant current of 47mA (0.2C) until 3.0V; (This step is to output the charged capacity in the previous step to put the battery in a charging standby state and is not an essential step of the charging method)
3. 정전류 470mA으로 2Uo-Us에 이를 때까지 충전한 후 종결하고 충전시간 Tc 및 충전용량 Cc를 기록한다; 3. Charge and terminate at a constant current of 470mA until reaching 2Uo-Us, record charge time Tc and charge capacity Cc;
4. 정전류 47mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전하고 방전용량 Cd를 기록한다(이 단계는 충전 후 출력가능한 용량을 측정하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다); 4. Discharge to a constant current of 47 mA (0.2 C) until 3.0 V is reached and record the discharge capacity Cd (this step is to measure the available capacity after charging and is not an essential step in the charging method);
5. 순환 5. Cycling
5.1. 정전류 470mA으로 2Uo-Us에 이를 때까지 충전한다. 5.1. Charge to constant current of 470mA until reach 2Uo-Us.
5.2. 5min 정치한다. 5.2. Leave for 5min.
5.3. 정전류 470mA 으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다. 5.3. Discharge at constant current 470mA until it reaches 3.0V.
5.4. 5min 정치한다. 5.4. Leave for 5min.
5.5. 단계 5.1 내지 단계 5.4를 500번 순환한다. 5.5. Steps 5.1 through 5.4 are cycled 500 times.
5.6. 종결한다. 5.6. It concludes.
실시예 3: 4.35V 고전압 리튬 코발트 산화물 전지, 본 발명의 방법은, Example 3: 4.35 V high-voltage lithium cobalt oxide battery,
비교예 3.1의 전지와 동일하게, 비교예 3.2에서 측정된 안정전압 Us를 사용한다; As in the battery of Comparative Example 3.1, the stable voltage Us measured in Comparative Example 3.2 is used;
1. 표준 안정전압의 측정: 정전류 47mA(0.2C)으로 4.35V에 이를 때까지 충전하고, 정전압 4.35V로 전환하여 전류가 4.7mA(0.02C)으로 감소될 때까지 충전한 후 종결하고, 개로 전압을 테스트하여, 표준 안정전압 Uso를 측정하는데, 표준 안정전압 Uso의 곡선은 도3에 제시되어 있다; 정전류 정전압 충전이 종결되고 정치가 시작된 후부터 시간을 측정하여, 5분을 하나의 시간대로 정하고, 전지가 어느 시간대부터 시작하여, 5분 시간대 내의 개로 전압의 전압강하가 2mV보다 낮으면 전지의 전압이 안정상태에 도달한 것으로, 상기 시간대의 첫 시점에 대응되는 전압을 전지의 표준 안정전압 Uso로 정한다; 1. Measurement of the standard stable voltage: Charge to 4.35 V with a constant current of 47 mA (0.2 C), charge to a constant voltage of 4.35 V until the current is reduced to 4.7 mA (0.02 C) The voltage is tested to determine the standard stable voltage Uso, the curve of the standard stable voltage Uso is shown in Figure 3; If the voltage of the open-circuit voltage in the 5-minute time zone is lower than 2 mV, the voltage of the battery is lowered when the battery starts at a certain time zone and the time is measured after the constant current constant- The voltage corresponding to the first point in time of the time zone is set as the standard stable voltage Uso of the battery;
2. 정전류 47mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다; (이 단계는 전 단계에서 충전된 용량을 출력하여 전지를 충전대기 상태로 하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다) 2. Discharge to a constant current of 47mA (0.2C) until 3.0V; (This step is to output the charged capacity in the previous step to put the battery in a charging standby state and is not an essential step of the charging method)
3. 30min 내에 충전을 완료하고자 할 경우, 본 발명의 전압의 보정 및 보상을 위한 리튬이온 전지의 충전방법에 있어서, 소요되는 정전류 충전전류는 470mA(2C배율)이고, U=3Uo-Us-Uso에 도달하면 정전압 충전으로 전환하여, 충전전류가 정전압 이전의 충전전류의 95%에 감소될 때 종결하고, 충전시간 Tc 및 충전용량 Cc를 기록한다. 3. In the charging method of the lithium ion battery for compensating and compensating the voltage of the present invention, the constant current charging current required is 470 mA (2C magnification) and U = 3 Uo-Us-Uso It is switched to constant voltage charging, and when the charging current is reduced to 95% of the charging current before the constant voltage, it is terminated and the charging time Tc and the charging capacity Cc are recorded.
4. 정전류 47mA(0.2C)으로 3.0V에 이를 때까지 방전하고 방전용량 Cd를 기록한다;(이 단계는 충전 후 출력가능한 용량을 측정하기 위한 것으로 충전방법의 필수단계는 아니다) 4. Discharge to a constant current of 47 mA (0.2 C) until 3.0 V is reached and record the discharge capacity Cd (this step is to measure the available capacity after charging and is not an essential step in the charging method)
5. 순환 5. Cycling
5.1. 정전류 470mA으로 3Uo-Us-Uso에 이를 때까지 충전한 후, 정전압 충전으로 전환하여, 충전전류가 446.5mA(정전압 이전의 충전전류의 95%)으로 감소될 때 종결한다. 5.1. After charging to 3Uo-Us-Uso at a constant current of 470mA, switch to constant voltage charging and terminate when the charging current is reduced to 446.5mA (95% of charging current before constant voltage).
5.2. 5min 정치한다. 5.2. Leave for 5min.
5.3. 정전류 470mA 으로 3.0V에 이를 때까지 방전한다. 5.3. Discharge at constant current 470mA until it reaches 3.0V.
5.4. 5min 정치한다. 5.4. Leave for 5min.
5.5. 단계 5.1 내지 단계 5.4를 500번 순환한다. 5.5. Steps 5.1 through 5.4 are cycled 500 times.
5.6. 종결한다. 5.6. It concludes.
비교예3.1, 비교예 3.2, 실시예 3의 테스트 결과는 표 3과 같다. The test results of Comparative Example 3.1, Comparative Example 3.2 and Example 3 are shown in Table 3.
구체적인 실시과정에서, 선택적으로, 1. 매개 전지의 매번 충전 전에 Us, Uso를 측정하고, 본 발명(혹은 CN101388477B)의 방법으로 충전할 수 있는데 이는 매우 번거롭다; 2. 매개 전지 충전 전에 Us, Uso를 측정하고 본 발명(혹은 CN101388477B)의 방법으로 충전할 수 있는데 이 또한 매우 번거롭다; 3, 전지 모델별로 충전 전에 Us, Uso를 측정하고, 상기 해당 모델의 매개의 전지를 매번 충전 시, 본 발명(혹은 CN101388477B)의 방법으로 충전할 수 있는데 이는 매우 간편하다. 전지의 모델에 따라, 혹은 전지의 충전횟수에 따라 전지마다 미세한 차이가 있으나 본 발명의 실시에 영향을 미치지 않고; 본 발명은 100%에 가깝게 충전할 수 있으나, 매개 전지의 매번 충전 시 모두 100% 만충전에 도달하는 것은 보장하지 않는다. In a specific implementation, alternatively, 1. Us and Uso can be measured and charged by the method of the present invention (or CN101388477B) before each charge of the mediocre battery, which is very cumbersome; 2. Us and Uso can be measured and charged by the method of the present invention (or CN101388477B) before the intermediate battery charge, which is also very cumbersome; 3, Us and Uso are measured before charging according to the battery model, and the intermediate battery of the corresponding model can be charged by the method of the present invention (or CN101388477B) each time it is charged, which is very simple. There is a slight difference in each battery depending on the model of the battery or the number of times of charging the battery, but without affecting the practice of the present invention; Although the present invention can charge close to 100%, it is not guaranteed that all of the intermediate batteries will reach 100% full charge at the time of each charge.
구체적인 실시과정에서 전지가 완전히 방전된 후 충전할 필요 없이, 절반 혹은 이상으로 충전된 상태에서도 본 벌명의 방법으로 충전할 수 있고; 만충전 상태에서는 더 이상 충전할 필요없다. The battery can be charged by the method of the present invention even when the battery is completely discharged and then charged in half or more, without needing to be charged; In the fully charged state, no further charging is required.
이상 명세서에서 제시한 내용을 통하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 상술된 실시방식을 여러 형태로 구현할 수 있는데, 예를 들면, 리튬이온 전지, 팩, 충전회로, 충전기, 충전제어소자 등 제품에 이용할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 상술된 구체적인 실시방식에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. Charger, Charge Controller, etc. It is therefore to be understood that within the scope of the appended claims, the invention being thus described, it will be obvious that the invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the exemplary embodiments set forth herein. Do.
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