[發明專利]一種鋰離子電池充電方法

在審

• 申請號: 201510865999.0
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105428741A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 呂巖;郭建峰;郭爭光;郭盛昌
• 申請（專利權）人: 中航鋰電（洛陽）有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池充電方法，主要用于高溫和低溫充電。

背景技術

鋰離子電池由于具有較高的能量密度，較好的循環性能，其應用領域越來越廣。但電池的使用溫度(充電溫度0℃～45℃)，很大程度上限值了電池的應用范圍。行業內，電池制造者一般采用特殊的電池設計，如增加集流體厚度、采用兼顧高低溫特性的電解液或增加正負極極片中導電劑含量等，在一定程度上可以改善低溫和高溫的使用情況，但這些方法所需成本較高，且拓寬電池使用溫度程度有限。對于動力鋰離子電池來說，合理的充電方法可以提高電池使用效率、延長電池壽命。

按照常規的恒流充電和恒壓充電(CC-CV)，恒流充電電流設定一般為1C左右，較大倍率會導致電池極化加劇，在極端環境溫度條件運行中，如低溫小于0℃，表現為負極極片析鋰，不僅會造成電池安全隱患，同時電池不可逆容量急劇衰減，縮短了電池使用壽命。另外若在高溫超過45℃范圍下直接用常規方法充電，則極化引起的電池內部溫升，將直接促使電解液分解或極片表面副反應發生，從而也會使電池提前達到報廢狀態。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足而提供一種鋰離子電池充電方法，在不增加電池設計成本的同時，用于解決高低溫條件下的電池性能缺陷，延長使用壽命。

為實現上述目的，本發明的方案包括：

一種鋰離子電池充電方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)第一階段：包括若干個增速充電周期，對應設定的、逐漸遞增的充電電流；

2)第二階段：包括若干個減速充電周期，對應設定的、逐漸遞減的充電電流。

進一步的，各增速充電周期之間，以及各減速充電周期之間，均包括電池靜置時間。

進一步的，在每個增速充電周期，監控電池極柱或殼體溫度，若溫度升高超過設定溫升閾值，則靜置電池一段時間。

進一步的，所述第一階段，包括四個充電周期，對應的電流分別為I1、I2、I3、I4；電流I1設定范圍：0.05C～0.1C，電流I2設定范圍：0.1C～0.15C，電流I3設定范圍：0.15C～0.2C，電流I4設定范圍：0.2C～0.3C。

進一步的，第一階段，當電池初始極柱或殼體溫度為：-20～0℃時，第一階段總體充入電量比例范圍為50％～90％。

進一步的，第一階段，當電池初始極柱或殼體溫度為：45～55℃時，監控電池極柱或殼體溫度，若溫度升高超過5℃，則靜置電池一段時間。

進一步的，所述靜置時間設定范圍：0～5min。

本發明一方面可以避免在高溫情況下，大倍率快充過程中由于極化溫升造成電解液分解等不可逆副反應的發生，另一方面能在極端低溫免額外加熱的條件下，實現充電，減少極化造成的極片析鋰隱患，從而使電池使用壽命得到延長。

附圖說明

圖1為本發明實施例的充電曲線示意圖。

圖2為對比例1和實施例1分別在低溫條件下充電的電池循環曲線圖。

圖3為對比例2和實施例2分別在高溫條件下充放電循環曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。

如圖1，一種能夠延長使用壽命的鋰離子電池充電方法，其包括如下兩個階段，第一階段為為增速變電流分步充電階段，用逐漸增大的電流(標記為I1、I2、I3和I4，其中I1＜I2＜I3＜I4)，根據電池初始極柱或殼體溫度(T0)，對應設定不同充電時間t1、t2、t3和t4，每個充電周期充入電量為C1、C2、C3和C4，并監控充電周期電池殼體或極柱溫升情況(分別標記為△T1、△T2、△T3和△T4)，另外每個分步過程之間設定靜置狀態，持續時間為t0；第二階段為為減速變電流分步充電階段，按照第一階段中的I3、I2和I1逐漸減弱充電電流進行三步充電，根據充入電量或電池溫升或電壓值的大小，設定充電時間t5、t6和t7，每個充電周期充入電量為C5、C6和C7，另外每個分步過程之間設定靜置狀態，持續時間為t0。監控電池殼體或極柱溫升情況是靠溫度監測裝置或者電池本身BMS完成的。

關于靜置過程，低溫充電時，即在-20～0℃時，設定靜置時間是為了減小充電過程電極極化，但為了保證整體充電時長不能過長，可以在小電流充電階段間隙(即極化較小的情況)不設定靜置時間。

高溫充電時，靜置的原因在于溫度升高，在45～55℃時，如果保證溫升不到5℃，可以不用靜置。