[發明專利]改進型動力鋰離子電池CC-CV充電方法

有效

• 申請號: 201010167742.5
• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN101814640A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 馮大明;劉飛;阮旭松;張維戈;王占國;文鋒;溫家鵬
• 申請（專利權）人: 惠州市億能電子有限公司;北京交通大學
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任海燕

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及鋰離子電池的充電方法。

背景技術

目前，動力鋰離子電池普遍采用傳統的先恒流再恒壓(CC-CV)充電 方式。這種方式中，恒流階段采用固定的低倍率電流(一般為0.3C)對電 池進行充電，當達到充電電壓上限限值(一般為4.2V)時，再轉換為恒壓 限流的方式，保持充電電壓不變逐步降低充電電流，至充電電流降至足夠 小(一般為0.05C)則完成充電過程。這種傳統CC-CV充電方式存在如下 缺點：(1)由于在電池充電初始階段，電池的極化現象非常明顯，充電過 程中極化電壓增加很快。傳統CC-CV充電方式并沒有考慮電池初始狀態變 化，開始充電階段就采用大電流(0.3C-1C)進行充電，造成在充電初期 極化電壓的迅速上升，導致電池的使用壽命縮短。(2)CC-CV充電過程中， 恒流充電過程是電池的快速充電過程，恒流充電的主要目的是提高電池的 充電電流，在盡量短的時間內充入較多容量，實現充電的快速性。但是傳 統CC-CV充電方式的恒流充電過程，由于采用充電電流倍率低 (0.3C-0.4C)，并不能充分發揮動力鋰離子電池的高倍率特性，導致實際 電池的充電時間過長，電池的利用效率降低。(3)恒流轉恒壓是CC-CV充 電的關鍵點，恒流轉恒壓意味著電池快速充電的結束，滿充過程的開始。 依據電池的兩端效應可知，在恒壓階段，通過降低充電電流的方式，降低 電池的極化電壓，實現在上限電壓允許情況下達到最大的充電容量。傳統 CC-CV充電方法恒流轉恒壓的起始點一般選擇在電池端電壓達到上限電壓 的時刻。然而，電池極化電壓已經在這個時刻之前發生突變，達到了較大 幅值。因此，傳統恒壓充電階段多是在極化電壓較高點進行恒壓充電，端 電壓保持很高完成充電，使電池壽命受到很大影響。而且在這個階段，極 化電壓變化率較高，電池的端電壓控制空間較小，加之電池極化現象的滯 后性，電池端電壓很難長期控制在上限電壓以下充電，因此，電池的電流 下降過程很快，直接影響電池充電容量，延長了恒壓充電時間。(4)未考 慮充電溫度和電池容量的影響。傳統CC-CV充電方法，環境溫度變化，而 充電電流固定不變，這對充電效率影響很大；當電池出現容量衰退后，相 同倍率對應的充電電流也會發生變化，如果采用原額定容量對應的電流對 電池進行充電，電池的極化現象和發熱現象嚴重。因此，需要對老化后的 電池進行容量修正，同時對充電電流進行修正，才能保證電池充電的安全 性和無損性。

綜上所述，對動力鋰離子電池采用傳統的CC-CV充電方式存在諸多問 題，亟待改進和解決。

發明內容

本發明需解決的問題是針對動力鋰離子電池特性提供一種改進型 CC-CV充電方法，有效提高電池的充電容量和充電效率，兼顧電池長壽命 與高效利用。

為解決上述問題，本發明所采取的基本技術方案為：改進型動力鋰離 子電池CC-CV充電方法，其步驟為：

(1)首先采用0.1C～0.3C電流對鋰離子電池進行預充電；

(2)當充電容量達到電池總容量的5％時，提升充電電流進入恒流 充電階段；

(3)當電池極化電壓突變時，進入恒壓充電階段。

具體的，所述恒流充電階段的電流取I_CC＝(K_T×K_C)×(K_A×C_N)＝K_C′×C_A，

其中，K_C表示電池的實際倍率系數，K_C′＝K_C×K_T，K_C為電池常溫充放電 倍率，K_T為電池的溫度系數；C_A表示電池的實際容量，C_A＝K_A×C_N，C_N為 電池的額定容量，K_A為電池的容量衰退系數。

所述電池在環境溫度為20一45℃時，電池的溫度系數取K_T＝1，電池 常溫充放電倍率取K_C＝(0.5～1)。