[發明專利]快速電池充電系統

有效

• 申請號: 201880015663.7
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN110383617B
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 宋俊赫;金銀卿;李柱成
• 申請（專利權）人: 株式會社LG新能源
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M4/587;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本公開內容披露了一種快速電池充電系統。所述系統包括具有25％至35％的負極孔隙率和xsubgt;0/subgt;的負極負載量的鋰二次電池。另外，所述系統包括存儲單元，其存儲與負極負載量(xsubgt;0/subgt;)相關的信息和查找表，所述查找表用于映射由二次函數表示的與充電電流的C?速率相關的上限條件的第一系數信息。另外，所述系統包括充電控制設備，當鋰二次電池的充電開始時，所述充電控制設備從存儲單元讀取與負極負載量(xsubgt;0/subgt;)相關的信息，根據查找表確定表示上限條件的二次函數的第一系數信息，使用第一系數信息確定充電電流的C?速率范圍，并將滿足所確定的C?速率范圍的充電電流提供給鋰二次電池。

技術領域

本公開內容涉及一種鋰二次電池的快速充電系統，更具體地，涉及一種設計為獲得最大能量密度和最大快速充電性能的鋰二次電池的快速充電系統。

本申請要求2017年9月26日在韓國提交的韓國專利申請第10-2017-0124420號的優先權，通過引用將上述專利申請的公開內容結合在此。

背景技術

鋰二次電池的應用正在迅速擴展，不僅包括諸如手機、筆記本電腦、智能手機和智能平板電腦的移動裝置，還包括電動車輛(EV、HEV、PHEV)或高容量儲能系統(ESS)。

在將鋰二次電池應用于車輛和信息通信裝置時，快速充電被認為是重要的技術。

快速充電期間出現的最大問題是在負極表面上形成(沉積)的鋰枝晶。在此，負極材料通常是石墨。鋰枝晶堵塞負極表面并阻礙鋰在充電和放電期間的移動。另外，鋰枝晶會與電解液發生副反應，并且不利地影響鋰二次電池的壽命性能。

有利于快速充電的負極材料包括硬碳、軟碳和石墨烯。這些材料被認為是能夠代替石墨的材料。然而，由于這些材料具有高的不可逆容量和基于鋰金屬的低電位，因此它們降低了鋰二次電池的平均電壓。當平均電壓降低時，鋰二次電池的能量密度降低。

因此，僅通過調整負極材料來改善鋰二次電池的快速充電性能存在限制。也就是說，適當選擇負極材料可以減少快速充電期間的鋰枝晶沉積，但是能量密度降低。為了克服這種限制，需要一種提供快速充電性能同時防止鋰二次電池的能量密度降低的適當電池設計。

發明內容

技術問題

本公開內容是在如上所述的現有技術的背景下設計的，并且本公開內容旨在提供這樣一種系統，這種系統在如通常那樣使用石墨基材料作為負極材料的同時設計負極負載量以確保高能量密度，并且根據所設計的負極負載條件，在最佳條件下對鋰二次電池進行快速充電。

技術方案

為了實現上述目的，根據本公開內容的快速電池充電系統包括：鋰二次電池，所述鋰二次電池具有25％至35％的負極孔隙率和x₀的負極負載量；存儲單元，所述存儲單元存儲與負極負載量(x₀)相關的信息和查找表，所述查找表用于映射由二次函數表示的與充電電流的C-速率相關的上限條件的第一系數信息；以及充電控制設備，所述充電控制設備從所述存儲單元讀取與負極負載量(x₀)相關的信息，根據查找表確定表示上限條件的二次函數的第一系數信息，使用第一系數信息確定充電電流的C-速率范圍，并將滿足所確定的C-速率范圍的充電電流提供給鋰二次電池。

根據一個方面，所述查找表可進一步包括用于映射由二次函數表示的與充電電流的C-速率相關的下限條件的第二系數信息的數據，并且所述充電控制設備可被配置為：從所述存儲單元讀取與負極負載量(x₀)相關的信息，根據查找表確定表示上限條件的二次函數的第一系數信息和表示下限條件的二次函數的第二系數信息，使用所確定的第一系數信息和第二系數信息來確定充電電流的C-速率范圍，以及將滿足所確定的C-速率范圍的充電電流提供給鋰二次電池。