[發明專利]鋰離子電池充電方法

在審

• 申請號: 201610857086.9
• 申請日: 2016-09-27
• 公開（公告）號: CN107871910A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 蓋浩然
• 申請（專利權）人: 青島東浩軟件科技有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: 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領域，尤其涉及一種鋰離子電池快速多步充電方法。

背景技術

鋰離子電池運用范圍的不斷擴大，對于其運用條件的要求也愈加苛刻。隨之而來的是鋰離子電池行業必須解決的，如何提升鋰離子電池在低溫下的循環要求；如何解決鋰離子電池在快速充電過程中，造成的可能影響循環性能的溫升問題成為重要挑戰。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明的目的在于針對現有技術的不足而提供一種快速多步充電方法，在不增加電池設計成本的同時，能夠在短時間內達到較高的充電狀態，而且有效減少電芯在大倍率充電過程中的溫升；有效防止充電過程中的析鋰；提升電芯循環可逆性，提高循環性能。

本發明提供一種鋰離子電池充電方法，包括以下步驟：以電流Ia對電池恒流充電至容量2-10％，然后靜置，靜置為時間ta；以電流Ib對電池繼續恒流充電至容量40-70％，然后靜置，靜置時間為tb；以電流Ic將電池繼續恒流充電至容量80-95％，然后靜置，靜置時間為tc；以及以恒壓充電至電池容量的100％；其中Ib>Ia,Ic。

所述電流Ia＞Ic、Ia＝Ic或Ic>Ia。

所述電流Ib為1-5C，Ia為0.1-0.7C，Ic為0.2-1C。

所述電流Ib為1.3-2C，Ia為0.3-0.5C，Ic為0.3-0.7C。

所述恒壓充電的上限電壓為4.2-4.5V，充電截止電流為0.01-0.1C。

所述靜置時間ta、tb、tc為1秒～20分鐘，ta、tb、tc可以相同或不同。

所述鋰離子電池的正極包含鈷酸鋰。

所述鋰離子電池的正極包含50wt.％以上的鈷酸鋰。

本發明的鋰離子電池充電方法與現有技術相比具有以下三個突出優點：

1.能夠有效減少電芯在大倍率充電過程中的溫升；

2.能夠有效防止充電過程中的析鋰；

3.能夠提升電芯循環可逆性，提高循環性能。

本發明的一實施方式，充電電流Ib可以為1-5C，Ia可以為0.1-0.7C，Ic可以為0.2-1C。優選Ib可以為1.3-2C，Ia可以為0.3-0.5C，Ic可以為0.3-0.7C。

本發明的一實施方式，恒壓充電的上限電壓可以為4.2-4.5V，充電截止電流可以為0.01-0.1C。

充電電流Ia為0.1-0.7C，這是因為先采用較小電流Ia充電，當Ia小于0.1C時，充電時間太長，浪費時間；當Ia大于0.7C時，產熱較多。充電電流Ib為1-5C，這是因為較小電流充電后采用較大電流Ib充電，當Ib小于1C時，充電時間太長，浪費時間；當Ib大于5C時，不能明顯縮短充電時間，產熱和循環略有惡化。

充電電流Ic為0.2-1C，這是因為較大電流充電后又采用較小電流Ic充電，當Ic小于0.2C時，充電時間太長，浪費時間；當Ic大于1C時，有析鋰風險。

本發明的一實施方式，選擇Ia>Ic，可以減少析鋰風險，提高循環性能。

本發明的另一實施方式，選擇Ic>Ia，可以減少充電過程中產熱，提高循環性能。

本發明的一實施方式，恒壓充電的上限電壓為4.2-4.5V，充電截止電流為0.01-0.1C。截止電流選擇0.01-0.1C是為了充分充電和減少極化。

本發明的充電方式適用于任何鋰離子電池，尤其對于正極材料中含有鈷酸鋰的電池體系，因為鈷酸鋰的直流電阻在低充電容量下很大，意味著的反應動力學較差，電極反應可逆性差，循環性能滿足不了要求。本發明中的快速分步充電方法，第一步采用較小電流Ia充電，不但可以減少電芯過快產熱或產熱過多，重要的是能夠提高鈷酸鋰體系在低充電容量下循環的可逆性；第二步，采用較大電流Ib充電，提高電芯的快充能力；第三步，又采用較小電流Ic充電，抑制電芯的析鋰問題。這種充電方法既減少了充電過程中的反應熱，又提高鋰離子電池的反應可逆性，從而提高電芯的使用壽命。對于正極材料中含有總重量50％以上鈷酸鋰電芯更適宜用本發明的充電方法，當鈷酸鋰含量大于正極的50％時，本發明的充電方法使電芯的充電產熱和循環性能有較大的改善，然而當鈷酸鋰含量小于正極的50％時或使用其他正極材料時，對電芯充電產熱和循環性能改善較小。