KR20190054512A - Battery charging method and battery charging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 분야에 관련된 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery field, and more particularly, to a battery charging method and a battery charging device.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 그 중에서도 용이하게 충전/방전할 수 있는 2차 전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다. 이러한 2차 전지는, 화석 연료의 사용을 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생하지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. Among them, the development of a rechargeable battery which can be easily charged / discharged has become the focus of attention. Such a secondary battery is attracting attention as a new energy source for enhancing eco-friendliness and energy efficiency in that it has not only a primary advantage of reducing the use of fossil fuels, but also no by-products due to the use of energy.
현재 널리 사용되고 있는 2차 전지 중 리튬이온 전지는 수용액 전해질을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 종래의 2차 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점이 있어 다양한 분야에서 각광을 받고 있다.Among the secondary batteries currently in widespread use, the lithium ion battery has an advantage in that the operating voltage is higher and the energy density is much higher than that of a conventional secondary battery such as a Ni-MH, Ni-Cd or sulfuric acid-lead battery using an aqueous electrolyte It is getting popular in various fields.
이러한 추세에 따라, 스마트폰 등 휴대 전자기기에 대하여는 리튬이온 전지가 대부분 적용되고 있다. 그러나 스마트폰 등 휴대 전자기기는 그 고기능화에 따라 소비전력이 점차 커지고 이에 따라 배터리의 방전 속도도 빨라지게 되었다. 따라서, 배터리의 급속 충전이 필요하게 되었다.With this trend, lithium ion batteries are mostly applied to portable electronic devices such as smart phones. However, portable electronic devices such as smart phones have become increasingly more power-consuming, and accordingly, the discharge speed of the battery has become faster. Therefore, rapid charging of the battery is required.
그러나 종래의 충전 방법은, 높은 충전 전류 밀도로 급속 충전 시, 음극에 Li이 인터칼레이션(intercalation)되지 못하고 석출되므로 Li-플레이 현상이 문제가 되며, 이와 같이 석출된 Li은 전해액과의 부반응, 전지의 운동역학적 균형(kinetic balance) 변경 등을 초래하여 향후 전지 퇴화의 원인이 될 수 있다. 따라서, Li-플레이팅(Li-plating)을 발생시키지 않으면서 급속 충전을 달성하는 기술이 필요하다.However, in the conventional charging method, lithium is not intercalated into the negative electrode during rapid charging at a high charging current density, and thus the Li-plating phenomenon is a problem. Changes in the kinetic balance of the battery, and the like, may cause battery degeneration in the future. Therefore, there is a need for a technique to achieve rapid charging without causing Li-plating.
본 발명은 충전시간을 단축 시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치를 제공하기 위함이다.The present invention provides a battery charging method and a battery charging device that shortens the charging time.
또한, 본 발명은 전지의 Li-플레이팅을 발생시키지 않으면서 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치를 제공하기 위함이다.It is still another object of the present invention to provide a battery charging method and a battery charging apparatus which shortens the charging time without causing Li-plating of the battery.
또한, 본 발명은 충전 시 전지의 온도를 높여 열화를 방지하면서 충전 시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치를 제공하기 위함이다.It is another object of the present invention to provide a battery charging method and a battery charging apparatus which increase the temperature of the battery during charging to prevent deterioration while shortening the charging time.
또한, 본 발명은 충전 시 전지의 온도를 높여 Li 이온의 이동도를 증가시켜 충전 시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치를 제공하기 위함이다.It is another object of the present invention to provide a battery charging method and a battery charging apparatus which increase the temperature of a battery during charging to increase the mobility of Li ions to shorten the charging time.
또한, 본 발명은 전지의 열화를 억제하여 전지의 수명이 연장되는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치를 제공하기 위함이다.It is another object of the present invention to provide a battery charging method and a battery charging apparatus in which deterioration of a battery is suppressed to prolong the life of the battery.
본 발명은 배터리 충전 방법을 제공한다. 이러한 배터리 충전 방법은, 제1 구간에서 제1 C-레이트(C-rate) 값으로 배터리를 충전하는 단계; 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하는 단계; 및 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 충전하는 단계를 포함하고, 상기 제3 C-레이트 값은 상기 제1 C-레이트 값을 초과한다.The present invention provides a battery charging method. Such a battery charging method includes charging a battery with a first C-rate value in a first interval; Discharging the charged battery to a second C-rate value in a second interval; And charging the discharged battery with a third C-rate value in a third interval, wherein the third C-rate value exceeds the first C-rate value.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법은, 상기 제1 구간에서 제1 C-레이트 값으로 배터리를 충전하는 단계는, 상기 제1 구간에서 제1 C-레이트 값으로 상기 배터리를 정전류 충전하는 단계이고, 상기 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 충전하는 단계는 상기 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 CCCV 충전하는 단계이다.The charging method of a battery according to the present invention is characterized in that the step of charging the battery with the first C-rate value in the first period includes the step of charging the battery with the first C- And charging the discharged battery with the third C-rate value in the third interval is a step of charging the discharged battery with CCCV at a third C-rate value in the third interval.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법에서, 상기 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하는 단계는, 상기 충전된 배터리가 제1 전압에 도달할 경우 상기 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 소정 시간 방전하는 단계이다.In addition, in the battery charging method according to the present invention, discharging the charged battery to a second C-rate value in the second period may include discharging the charged battery to the second C- And discharging the charged battery with a rate value for a predetermined time.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법은, 상기 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하는 단계는, 상기 소정 시간 상기 배터리의 온도가 상승하는 단계이다.In addition, in the battery charging method according to the present invention, the step of discharging the charged battery with the second C-rate value in the second period is a step in which the temperature of the battery rises for the predetermined time.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법에서, 상기 배터리는 리튬이온 전지이고, 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하는 단계는, 상기 상승한 온도에 비례하여 상기 리튬이온 전자의 이동도가 증가하는 단계이다.In addition, in the battery charging method according to the present invention, the battery is a lithium ion battery, and discharging the charged battery with a second C-rate value in a second period includes discharging the lithium ion electron Is increased.
본 발명은 배터리 충전 장치를 제공한다. 이러한 배터리 충전 장치는, 상기 배터리 충전 장치는, 제1 구간에서 제1 C-레이트(C-rate) 값으로 배터리를 충전하고, 2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하며, 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 충전하도록 구성되고, 상기 제3 C-레이트 값은 상기 제3 C-레이트 값을 초과한다.The present invention provides a battery charging apparatus. In such a battery charging apparatus, the battery charging apparatus charges the battery with a first C-rate value in a first section and discharges the charged battery with a second C-rate value in a second section Rate value to a third C-rate value in a third interval, and wherein the third C-rate value exceeds the third C-rate value.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치에서, 상기 배터리 충전 장치가, 상기 제1 구간에서 제1 C-레이트 값으로 배터리를 충전하도록 구성된 것은, 상기 배터리 충전 장치가, 상기 제1 구간에서 제1 C-레이트 값으로 상기 배터리를 정전류 충전하도록 구성된 것이고, 상기 배터리 충전 장치가, 상기 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 충전하도록 구성된 것은, 상기 배터리 충전 장치가, 상기 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 CCCV 충전하도록 구성된 것이다.Further, in the battery charging apparatus according to the present invention, the battery charging apparatus is configured to charge the battery with the first C-rate value in the first section, the battery charging apparatus includes a first C Rate value, and the battery charging device is configured to charge the discharged battery with a third C-rate value in the third interval, the battery charging device is configured to charge the battery with the third C- Rate to charge the discharged battery with a third C-rate value.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치에서, 상기 배터리 충전 장치가, 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하도록 구성된 것은, 상기 배터리 충전 장치가, 상기 충전된 배터리가 제1 전압에 도달할 경우 상기 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 소정 시간 동안 방전하도록 구성된 것이다.Further, in the battery charging apparatus according to the present invention, the battery charging apparatus is configured to discharge the charged battery at a second C-rate value in the second section, 1 < / RTI > voltage, discharging the charged battery to the second C-rate value for a predetermined time.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치에서, 상기 배터리 충전 장치가, 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하도록 구성된 것은, 상기 배터리 충전 장치가, 상기 소정 시간 상기 배터리의 온도가 상승하도록 상기 방전을 수행하는 것이다.Further, in the battery charging apparatus according to the present invention, the battery charging apparatus is configured to discharge the charged battery with the second C-rate value in the second section, And the discharge is performed so that the temperature rises.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치에서, 상기 배터리는 리튬이온 전지이고, 상기 배터리 충전 장치가, 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하도록 구성된 것은, 상기 배터리 충전 장치가, 상기 상승한 온도에 비례하여 상기 리튬이온 전자의 이동도가 증가하도록 상기 배터리를 방전하는 것이다.Also, in the battery charging apparatus according to the present invention, the battery is a lithium ion battery, and the battery charging apparatus is configured to discharge the charged battery with a second C-rate value in a second period, Discharges the battery such that the mobility of the lithium ion electron is increased in proportion to the increased temperature.
본 발명에 따르면, 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a battery charging method and a battery charging device that shortens the charging time.
또한, 본 발명에 따르면, 전지의 Li-플레이팅을 발생시키지 않으면서 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치가 제공된다.Also, according to the present invention, there is provided a battery charging method and a battery charging device that shortens the charging time without causing Li-plating of the battery.
또한, 본 발명에 따르면, 충전 시 전지의 온도를 높여 열화를 방지하면서 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치가 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided a battery charging method and a battery charging apparatus which increase the temperature of the battery during charging to prevent deterioration while shortening the charging time.
또한, 본 발명에 따르면, 충전 시 전지의 온도를 높여 Li 이온의 이동도를 증가시켜 충전 시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치가 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided a battery charging method and a battery charging device for increasing the mobility of Li ions to shorten the charging time by increasing the temperature of the battery during charging.
또한, 본 발명에 따르면, 전지의 열화를 억제하여 전지의 수명이 연장되는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치가 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided a battery charging method and a battery charging apparatus in which deterioration of a battery is suppressed and the service life of the battery is extended.
도 1은 종래 CCCV 충전방법에 따른 충전 전류와 충전 전압의 관계를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의, 충전 용량에 대한 충전 전압 프로파일 및 온도를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 충전 방법에 따른, 사이클 횟수에 대한 방전 용량의 회복률 나타내는 그래프이다.1 is a diagram showing a relationship between a charging current and a charging voltage according to a conventional CCCV charging method.
2 is a graph showing the charge voltage profile and temperature versus charge capacity of a charge method according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the recovery rate of the discharge capacity with respect to the number of cycles in accordance with the charging method of the embodiment of the present invention.
종래의 전지 충전 방법은 충전 초기부터 완료까지 일정한 전류로 충전을 행하는 정전류(CC) 방식, 충전 초기부터 완료까지 일정한 전압으로 충전을 행하는 정전압(CV) 방식 및 충전 초기에는 일정한 전류로 충전하고, 충전 말기에는 일정한 전압으로 충전하는 정전류(constant current mode)-정전압(constant voltage mode) 충전 방법(이하 CCCV 충전 방법이라 함)이 사용된다.The conventional battery charging method includes a constant current (CC) method in which charging is performed at a constant current from the beginning to the completion of charging, a constant voltage (CV) method in which charging is performed at a constant voltage from the beginning to the end of charging, A constant current mode-constant voltage mode charging method (hereinafter referred to as a CCCV charging method) is used at the end of charging a constant voltage.
정전류(CC) 방식이라 함은, 미리 설정된 설정전압까지 정전류의 전력을 배터리에 공급하여 충전하는 것일 수 있다. 정전류 충전이 수행되는 중에는 배터리의 충전량(혹은 충전 값)과 함께 배터리의 전압이 상승할 수 있다. 즉, 충전이 진행됨에 따라 배터리의 전압이 상승하고 상기 미리 설정된 설정전압에 이를 수 있는데, 설정전압은 충전 대상인 배터리의 충전 값에 기초하여 설정될 수 있다. 예컨대, 정격 전압이 4.2V인 리튬이온 전지에서, 3.9V는 상기 리튬이온 전지의 충전 값이 20%일 때의 설정전압으로 설정될 수 있다. 즉, 정전류 충전의 완료 여하 및 다음 스텝의 충전 방법으로 전환하는 것은 배터리의 충전 값을 기초로 이루어질 수 있다. 복수의 정전류 충전을 수행하는 경우 각 정전류 충전은 각각에 상응하는 설정전압을 가질 수 있다.The constant current (CC) method may be a method in which the battery is supplied with a constant current electric power up to a predetermined set voltage. While the constant current charging is being performed, the voltage of the battery may rise together with the charged amount (or charging value) of the battery. That is, as the charging progresses, the voltage of the battery rises to reach the predetermined set voltage, and the set voltage can be set based on the charging value of the battery to be charged. For example, in a lithium ion battery having a rated voltage of 4.2 V, 3.9 V can be set to a set voltage when the charging value of the lithium ion battery is 20%. That is, switching to the charging method of the completion of the constant current charging and the next step can be performed based on the charging value of the battery. When performing a plurality of constant current charging, each constant current charging may have a corresponding set voltage for each.
또한, 정전압(CV) 방식이라 함은, 직전의 정전류 충전이 수행되어 배터리의 전압이 설정전압에 이른 경우 당해 설정전압을 유지하도록 충전전류를 감소시키면서 충전하는 것일 수 있다. 예를 들어 정격 전압이 4.2V인 리튬이온 전지에서, 직전의 정전류 충전으로 인해 상기 리튬이온 전지의 전압이 설정전압인 4.35V에 이르렀다면, 정전압 충전은 4.35V가 유지되도록 충전전류를 감소시키면서 충전하는 것일 수 있다.In addition, the constant voltage (CV) method may be a method of charging the battery while reducing the charging current to maintain the set voltage when the voltage of the battery reaches the set voltage by performing the immediately previous constant current charging. For example, in a lithium ion battery having a rated voltage of 4.2 V, if the voltage of the lithium ion battery reaches the set voltage of 4.35 V due to the immediately previous constant current charging, the constant- .
도 1은, 종래 CCCV 충전방법에 따른 충전 전류와 충전 전압의 관계를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the relationship between a charging current and a charging voltage according to a conventional CCCV charging method.
정전류(constant current mode)-정전압(constant voltage mode) 충전 방법(이하 CCCV 충전 방법이라 함)은 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 일정전지 전압에 도달할 때까지 최대 전류로 충전을 실행하고, 일정전지 전압에 도달하게 되면, 점차로 충전 전류를 감소시키면서 충전하는 방법이다.As shown in FIG. 1, the constant current mode-constant voltage mode charging method (hereinafter referred to as a CCCV charging method) performs charging at a maximum current until a certain battery voltage is reached, When the battery voltage is reached, the charging method is gradually reduced while reducing the charging current.
본 명세서에서 'C'는 C-레이트(C-rate)라고도 불리며, 전지의 충전/방전 시 다양한 사용 조건하에서의 전류 값 설정 및 전지의 가능 사용시간을 예측하거나 표기하기 위한 단위로서, 충전율/방전율에 따른 전류 값의 산출은 충전 또는 방전전류를 전지 정격용량으로 나누어 충·방전 전류 값을 산출한다. In this specification, 'C' is also referred to as C-rate, and is a unit for predicting or indicating the current use time of the battery under various usage conditions when charging / discharging the battery, The current value is calculated by dividing the charge or discharge current by the rated capacity of the battery to calculate the charge / discharge current value.
또한, SOC는 배터리의 충전용량(State Of Charge: SOC)을 나타낸다.The SOC represents the state of charge (SOC) of the battery.
이하, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법에 대해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a battery charging method according to the present invention will be described in more detail.
본 발명은, 배터리 충전 방법에 관한 것으로서, 이하, 배터리는 리튬이온 전지를 의미한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery charging method, wherein the battery means a lithium ion battery.
이하의 표 1을 참조하면, 비교예는 충전 시작에서부터 제1 구간(예를 들어 SOC 0~30)에서 제1 C-레이트 값(예를 들어 0.3C)으로 3.5V까지 CC 충전하고 3.5V에서 컷 오프(cut off)된다.Referring to Table 1 below, the comparative example shows that CC charging to 3.5 V with a first C-rate value (for example, 0.3 C) in the first period (
제2 구간(예를 들어 SOC 0~30)에 제2 C-레이트 값(예를 들어 2.1C)으로 CCCV 충전하고 제3 구간(예를 들어 SOC 65~80)에서 제3 C-레이트 값(예를 들어 1.0C)으로 4.35V까지 CCCV 충전하고 용량 컷 오프(capacity cut off)된다.(For example,
제4 구간(예를 들어 SOC 80~100)에서 제4 C-레이트 값(예를 들어 0.3C)으로 4.2V까지 CCCV충전하여 전지는 만 충전 상태(SOC 100)가 된다.The battery is fully charged (SOC 100) by charging CCCV to 4.2 V with a fourth C-rate value (for example, 0.3 C) in the fourth period (for example,
이때, 비교예는 S0C 0에서 SOC 80이 될 때까지 19m 정도가 소요된다.At this time, the comparative example takes about 19 m from
(SOC 30%)3.5V cut off
(
capacity cut off4.35V
capacity cut off
이하의 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예는, 충전 시작에서부터 제1 구간(예를 들어 SOC 0~30)에 제1 C-레이트 값(예를 들어 0.3C)으로 3.5V까지 CC 충전하고 3.5V에서 컷 오프(cut off)한다.Referring to Table 2 below, the embodiment according to the present invention is characterized in that the first C-rate value (for example, 0.3 C) is supplied to the CC Charge and cut off at 3.5V.
제2 구간(방전 구간)에 제2 C-레이트 값(예를 들어 -3C)으로 CC 방전하여 SOC는 30에서 25가 된다The CC discharge is performed at the second C-rate value (for example, -3 C) in the second section (discharge interval), and the SOC becomes 30 to 25
제3 구간(예를 들어 SOC 25~62)에 제3 C-레이트 값(예를 들어 2.5C)으로 CCCV 충전하고 제4 구간(예를 들어 SOC 65~80)에 제4 C-레이트 값(예를 들어 1.0C)으로 4.35V까지 CCCV 충전하고 용량 컷 오프(capacity cut off)된다.(For example,
제5 구간(예를 들어 SOC 80~100)에 제5 C-레이트 값(예를 들어 0.3C)으로 4.2V까지 CCCV충전하여 전지는 만 충전 상태(SOC 100)가 된다.CCCV is charged to 4.2 V with a fifth C-rate value (for example, 0.3 C) in a fifth period (for example,
(SOC 30%)3.5V cut off
(
capacity cut off4.35V
capacity cut off
즉, 본 발명에 따른 실시예는 비교예와 비교하여 고율 충전(예를 들어 2.5C일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아님)구간 이전에 방전 구간(제2 구간)을 더 포함한다.That is, the embodiment according to the present invention further includes a discharge interval (second interval) before the high rate charging (for example, but not limited to 2.5C) interval as compared with the comparative example.
본 발명에 따른 실시예에서, S0C 0에서 SOC 80이 될 때까지 18.6m 정도가 소요된다.In the embodiment according to the present invention, it takes about 18.6 m from
즉, 본 발명은 일정 SOC 구간에서 C-레이트 값을 단계적으로 설정하여 전지 제한 전압 내까지 CC 제어가 이루어지도록 함으로써, 일정한 충전율(예를 들어 SOC 80)까지 충전시간을 단축시킬 수 있도록 한 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예는 비교예 보다 S0C 0에서 SOC 80까지 충전 시간이 단축된다That is, in the present invention, the C-rate value is stepwise set in a certain SOC interval so that CC control is performed to the battery limit voltage, thereby shortening the charging time to a constant charging rate (for example, SOC 80). Therefore, the embodiment according to the present invention shortens the charging time from
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 제2 구간(이하, 방전 구간이라 함)에 대해서 설명한다.Hereinafter, a second section (hereinafter referred to as a discharge section) of the charging method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의, 충전 용량(capacity, mAh)에 대한 충전 전압 프로파일(Voltage, V) 및 온도(Temp, °C)를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the charging voltage profile (Voltage, V) and the temperature (Temp, ° C) of the charging method (capacity, mAh) of the charging method according to the embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 SOC 30 즉, 전지 충전 전압이 3.5V이 되는 시점부터 소정의 시간 동안 -3C로 CC 방전하는 방전 구간이 있어 충전 전압이 2.5V까지 떨어진다. 이때, 비교예는 방전 구간이 없어 충전 전압은 3.5V에서 계속 증가 한다.Referring to FIG. 2, in the embodiment of the present invention, there is a discharge interval in which the
또한, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 방전 구간에서 전지의 온도는 T1에서 T2로 대략 10° 정도 상승한다. 이때, 비교예는 방전 구간이 없어 전지의 온도는 T1으로 유지된다.Also, referring to FIG. 2, in the embodiment of the present invention, the temperature of the battery in the discharge interval rises by about 10 degrees from T1 to T2. At this time, in the comparative example, since there is no discharge section, the temperature of the battery is maintained at T1.
도 3은 본 발명의 실시예의 충전 방법에 따른, 사이클 횟수(Cycle Number)에 대한 방전 용량의 회복률(Discharge Retention, %)을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a recovery rate (discharge retention,%) of the discharge capacity with respect to the cycle number (cycle number) according to the charging method of the embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 방전 구간에 전지의 온도가 10° 상승하여 셀이 발열하는 온도 효과가 있다. 이때, 상승한 온도에 비례하여 리튬이온의 전자 이동도(ion mobility)가 증가하고, 이는 높은 C-레이트(예를 들어, 2C 이상)의 충전에 의하여 야기 될 수 있는 전지의 열화를 억제하는 데에 효과가 있을 수 있다.According to the embodiment of the present invention, as described above, there is a temperature effect in which the temperature of the battery rises by 10 degrees in the discharge section and the cell generates heat. At this time, the electron mobility of lithium ions increases in proportion to the temperature elevated. This is because the deterioration of the battery which can be caused by the charging of a high C-rate (for example, 2 C or more) It can be effective.
도 3을 참조하면, 방전 용량의 회복률이 비교예보다 실시예에서 더 높은 것을 알 수 있다. 즉, 비교예보다 방전 구간이 포함된 본 발명에 따른 실시예 전지의 수명이 연장되는 효과가 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the recovery rate of the discharge capacity is higher in the embodiment than in the comparative example. That is, there is an effect that the lifetime of the battery according to the present invention including the discharge period is extended compared with that of the comparative example.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 충전 시작에서부터 제1 구간(예를 들어 SOC 0~30)에 제1 C-레이트 값(예를 들어 0.3C)으로 3.5V까지 CC 충전하고 3.5V에서 컷 오프(cut off)한다.In addition, the battery charging apparatus according to the embodiment of the present invention charges CC up to 3.5 V at a first C-rate value (for example, 0.3 C) in a first period (for example,
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 제2 구간(방전 구간)에 제2 C-레이트 값(예를 들어 -31C)으로 CC 방전하고, 이때, SOC는 30에서 25가 된다.In addition, the battery charging apparatus according to the embodiment of the present invention discharges CC at a second C-rate value (for example, -31 C) in the second section (discharge interval), and the SOC is 30 to 25 at this time.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 제3 구간(예를 들어 SOC 25~62)에 제3 C-레이트 값(예를 들어 2.5C)으로 CCCV 충전하고 제4 구간(예를 들어 SOC 65~80)에 제4 C-레이트 값(예를 들어 1.0C)으로 4.35V까지 CCCV 충전하여 용량 컷 오프(capacity cut off)한다.In addition, the battery charging apparatus according to the embodiment of the present invention charges CCCV at a third C-rate value (for example, 2.5 C) in a third period (for example,
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 제5 구간(예를 들어 SOC 80~100)에 제5 C-레이트 값(예를 들어 0.3C)으로 4.2V까지 CCC 충전하고, 이때, 전지는 만 충전 상태(SOC 100)가 된다.Also, the battery charging apparatus according to the embodiment of the present invention charges CCC to 4.2 V with a fifth C-rate value (for example, 0.3 C) in a fifth period (for example,
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는 S0C 0에서 SOC 80까지의 충전 시간을 단축 할 수 있다.Therefore, the battery charging apparatus according to the embodiment of the present invention can shorten the charging time from S0C0 to SOC80.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, SOC 30 즉, 전지 충전 전압이 3.5V이 되는 시점부터 소정의 시간 동안 -3C로 CC 방전을 수행하여 충전 전압은 2.5V까지 떨어진다. 이때, 방전 구간에서 전지의 온도는 T1에서 T2로 대략 10° 정도 상승한다.In addition, the battery charging apparatus according to the embodiment of the present invention performs CC discharge at
따라서, 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는 방전 구간에 전지의 온도가 10° 상승하여 셀이 발열하는 온도 효과가 있다. 이때, 상승한 온도에 비례하여 리튬이온의 전자 이동도가 증가하고, 높은 C-레이트(예를들면, 2C 이상)의 충전에 의하여 야기 될 수 있는 전지의 열화를 억제하여 전지의 수명이 증가한다.Accordingly, the battery charging apparatus according to the embodiment of the present invention has a temperature effect in which the temperature of the battery increases by 10 ° in the discharge interval and the cell generates heat. At this time, the electron mobility of lithium ions increases in proportion to the temperature elevated, and deterioration of the battery caused by charging with a high C-rate (for example, 2 C or more) is suppressed, and the lifetime of the battery is increased.
Claims (10)
제1 구간에서 제1 C-레이트(C-rate) 값으로 배터리를 충전하는 단계;
제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하는 단계; 및
제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 충전하는 단계
를 포함하고,
상기 제3 C-레이트 값은 상기 제1 C-레이트 값을 초과하는, 배터리 충전 방법.As a battery charging method,
Charging the battery with a first C-rate value in a first interval;
Discharging the charged battery to a second C-rate value in a second interval; And
Charging the discharged battery with a third C-rate value in a third interval
Lt; / RTI >
Wherein the third C-rate value exceeds the first C-rate value.
상기 제1 구간에서 제1 C-레이트 값으로 배터리를 충전하는 단계는,
상기 제1 구간에서 제1 C-레이트 값으로 상기 배터리를 정전류 충전하는 단계이고,
상기 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 충전하는 단계는
상기 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 CCCV 충전하는 단계인, 충전 방법.The method according to claim 1,
The step of charging the battery with the first C-rate value in the first interval comprises:
Charging the battery with a first C-rate value in the first interval,
The step of charging the discharged battery with the third C-rate value in the third time interval
Charging the discharged battery with a third C-rate value in the third interval.
상기 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하는 단계는,
상기 충전된 배터리가 제1 전압에 도달할 경우 상기 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 소정 시간 동안 방전하는 단계인, 배터리 충전 방법.3. The method of claim 2,
The step of discharging the charged battery with the second C-rate value in the second interval comprises:
And discharging the charged battery with the second C-rate value for a predetermined time when the charged battery reaches a first voltage.
상기 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하는 단계는,
상기 소정 시간 동안 상기 배터리의 온도가 상승하는 단계인, 배터리 충전 방법.The method of claim 3,
The step of discharging the charged battery with the second C-rate value in the second interval comprises:
And the temperature of the battery rises for the predetermined time.
상기 배터리는 리튬이온 전지이고,
제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하는 단계는,
상기 상승한 온도에 비례하여 상기 리튬이온 전자의 이동도가 증가하는 단계인, 배터리 충전 방법.5. The method of claim 4,
The battery is a lithium ion battery,
The step of discharging the charged battery with a second C-rate value in a second interval comprises:
Wherein the mobility of the lithium ion electron is increased in proportion to the increased temperature.
상기 배터리 충전 장치는, 제1 구간에서 제1 C-레이트(C-rate) 값으로 배터리를 충전하고, 2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하며, 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 충전하도록 구성되고,
상기 제3 C-레이트 값은 상기 제3 C-레이트 값을 초과하는, 배터리 충전 장치.A battery charging device comprising:
The battery charging device charges the battery with a first C-rate value in a first interval, discharges the charged battery with a second C-rate value in a second interval, Lt; RTI ID = 0.0 > C-rate < / RTI > value,
Wherein the third C-rate value exceeds the third C-rate value.
상기 배터리 충전 장치가, 상기 제1 구간에서 제1 C-레이트 값으로 배터리를 충전하도록 구성된 것은,
상기 배터리 충전 장치가, 상기 제1 구간에서 제1 C-레이트 값으로 상기 배터리를 정전류 충전하도록 구성된 것이고,
상기 배터리 충전 장치가, 상기 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 충전하도록 구성된 것은,
상기 배터리 충전 장치가, 상기 제3 구간에서 제3 C-레이트 값으로 상기 방전된 배터리를 CCCV 충전하도록 구성된 것인, 배터리 충전 장치.The method according to claim 6,
Wherein the battery charging device is configured to charge the battery with a first C-rate value in the first interval,
Wherein the battery charging device is configured to constant-current charge the battery with a first C-rate value in the first period,
Wherein the battery charging device is configured to charge the discharged battery with a third C-rate value in the third interval,
Wherein the battery charging device is configured to CCCV charge the discharged battery with a third C-rate value in the third interval.
상기 배터리 충전 장치가, 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하도록 구성된 것은,
상기 배터리 충전 장치가, 상기 충전된 배터리가 제1 전압에 도달할 경우 상기 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 소정 시간 동안 방전하도록 구성된 것인, 배터리 충전 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the battery charging device is configured to discharge the charged battery to a second C-rate value in a second interval,
Wherein the battery charging device is configured to discharge the charged battery with the second C-rate value for a predetermined time when the charged battery reaches a first voltage.
상기 배터리 충전 장치가, 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하도록 구성된 것은,
상기 배터리 충전 장치가, 상기 소정 시간 동안 상기 배터리의 온도가 상승하도록 상기 방전을 수행하는 것인, 배터리 충전 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the battery charging device is configured to discharge the charged battery to a second C-rate value in a second interval,
Wherein the battery charging device performs the discharging so that the temperature of the battery rises for the predetermined period of time.
상기 배터리는 리튬이온 전지이고,
상기 배터리 충전 장치가, 제2 구간에서 제2 C-레이트 값으로 상기 충전된 배터리를 방전하도록 구성된 것은,
상기 배터리 충전 장치가, 상기 상승한 온도에 비례하여 상기 리튬이온 전자의 이동도가 증가하도록 상기 배터리를 방전하는 것인, 배터리 충전 장치.10. The method of claim 9,
The battery is a lithium ion battery,
Wherein the battery charging device is configured to discharge the charged battery to a second C-rate value in a second interval,
Wherein the battery charging device discharges the battery so that the mobility of the lithium ion electron increases in proportion to the temperature rise.
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| KR1020170150906A KR102439689B1 (en) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Battery charging method and battery charging apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022173283A1 (en) * | 2021-02-09 | 2022-08-18 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery management apparatus and method |
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|---|---|---|---|---|
| JP2015220038A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 日産自動車株式会社 | Lithium ion secondary battery system and method for charging lithium ion secondary battery |
| KR20160063526A (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-07 | 주식회사 엘란기어스 | Multistage charging method for Rechargeable Batteries and multistage charging device for rechargeable Batteries |
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2017
- 2017-11-13 KR KR1020170150906A patent/KR102439689B1/en active IP Right Grant
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