[發明專利]一種鋰離子電池組充放電狀態管理方法

無效

• 申請號: 200910109960.0
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN102055209A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 王水波
• 申請（專利權）人: 上海比亞迪有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鋰離子電池組充放電狀態管理領域。

背景技術

由于鋰離子電池具有高電壓、高容量，且循環壽命長、安全性能好等的重要優點，鋰離子電池在移動電話等領域的大規模應用，鋰離子電池應用于電動自行車、電動工具、后備電源等動力電池領域的趨勢越來越明顯，產業化發展也越來越快。但以往鋰離子電池所應用的領域大多是單體使用，在動力電池領域則不然，需要多節電池組成電池組(如電動自行車需要24V和36V的電壓，需要12串和16串的電池組)。鋰離子動力電池電池組有區別于單體電池的額外特性，基于目前的動力電池設計與制造技術水平，單體之間的性能差異在其整個生命周期里客觀存在，單體電池由于過充、過放易導致提前失效，因此一般需使電池組中的各單體電池保持較一致的電壓，即要求較好的一致性，現有已經存在較復雜的均衡管理控制電路，可對每個單體電池進行監控和控制充放電，以使其符合一致性的要求。但其大多結構復雜，既要包括單片機等控制中樞，還要有復雜的控制和均衡電路，成本高昂，并且如果控制電路出現問題，電池組則很容易出現過充過放，甚至出現比較嚴重的安全問題。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，提供一種鋰離子電池組充放電狀態管理方法。

一種鋰離子電池組充放電狀態管理方法，包括充電狀態管理方法和放電狀態管理方法；所述電池組由n個單體電池串聯而成，所述單體電池的正極材料為磷酸鐵鈷鋰，其電解液中加有防過充添加劑；4≤n≤128；所述充電狀態管理方法：a)恒流充電，電池組電壓達到V₁時，轉恒壓充電，取(n-1)*3.43+3.9V≤V₁≤(n-1)*3.43+4.1V，截止電流0.1C～0.02C；b)后轉小于0.02C恒流充電，限制時間2-20h，上限電壓設置為V₂＝n*4V；所述放電狀態管理方法：電池組的放電截止電壓為V₃，取(n-1)*2.7+1.4V≤V₃≤(n-1)*2.7+1.6V。

本發明主要從電池本身和電池組充電方法上對多串電池組的充放電一致性做改善，可有效提高電池組的充放電效率和循環壽命，并用較低的成本提高電池組的安全性。從電芯內部進行的改善也可提高電池組匹配成功率，簡化分選匹配方法。由于放過充添加劑的作用，可使單體電池過充時，使電位保持在穩定水平，同時，由于采用對電池組充電整體控制的方式，使方法變得更加簡單而有效。

具體實施方式

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

一種鋰離子電池組充放電狀態管理方法，包括充電狀態管理方法和放電狀態管理方法；

所述電池組由n個單體電池串聯而成，所述單體電池的正極材料為磷酸鐵鈷鋰，其電解液中加有防過充添加劑，4≤n≤128；

所述充電狀態管理方法：

a)恒流充電，電池組電壓達到V₁時，轉恒壓充電，取(n-1)*3.43+3.9V≤V₁≤(n-1)*3.43+4.1V，截止電流0.1C～0.02C；

b)后轉小于0.02C恒流充電，限制時間2-20h，上限電壓設置為V₂＝n*4V；

所述放電狀態管理方法：電池組的放電截止電壓為V₃，取(n-1)*2.7+1.4V≤V₃≤(n-1)*2.7+1.6V。

在鋰離子電池體系中防止過充電主要是通過電子集成回路控制充電電壓而實現的。當充電電壓達到4.1或4.2V時，電壓不再上升。如果能在電解液中加入某些添加劑：當電池充滿電時或略高于該值時，添加劑在正極發生氧化反應，然后擴散到負極，發生還原反應。這樣在充電滿了之后，氧化還原電對在正極和負極之間穿梭，吸收過量的電荷，形成內部防過充電機理，從而大大改善電池的安全性能和循環性能。

防過充添加劑主要考慮其氧化還原反應的電位，可作為這種防過充添加劑的化合物有：二茂鐵化合物，其防過充電壓低于3.6V；金屬配合物，如Fe、Ru、Ir或Ce，與啡咯啉或聯吡啶可發生氧化還原反應，電位在4V附近；臨位和對位二甲氧基取代苯，其氧化還原電位在4.2V以上，也可作為放過充添加劑。也可用噻蒽作為催化劑。

針對鐵電池，添加劑的化學組成可能有所不同，市場上不同的廠家也有不同的產品。