[發明專利]電池的充電方法以及充電系統

在審

• 申請號: 202011265064.6
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112820958A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 永井裕喜;田代廣規;葛葉光洋;金田亮
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H02J7/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李今子

本發明公開電池的充電方法以及充電系統。在蓄電池(2)的充電方法中，蓄電池(2)為具有包含石墨的負極的鋰離子電池。石墨的階段構造被劃分為階段1～階段4。蓄電池(2)具有：階段4與階段3共存的SOC區域(X_L)；階段3與階段2共存的SOC區域(X_M)；以及階段2與階段1共存的SOC區域(X_H)。充電方法包括第一以及第二步驟。第一步驟為根據蓄電池(2)的電壓(VB)以及電流(IB)中的至少一方推測蓄電池(2)的SOC的步驟。第二步驟為以使SOC區域(X_M)中的向蓄電池(2)的充電電流比SOC區域(X_L、X_H)中的充電電流大的方式，根據蓄電池(2)的SOC決定充電電流的步驟。

技術領域

本公開涉及電池的充電方法以及充電系統，更特定的是涉及鋰離子電池的充電電流的控制技術。

背景技術

近年來，正在普及作為行駛用蓄電池而搭載有鋰離子電池(非水電解液二次電池)的車輛。以下，有時將鋰離子電池簡化為“電池”。研究了使電池容量增大。通過使容量增大，能夠使車輛的EV行駛距離(車輛能夠利用積蓄于電池的電力行駛的距離)變長。另一方面，電池的充電所需的時間也變長，用戶的便利性可能下降。因而，為了縮短充電時間，正在開發以大電流對電池進行充電的“急速充電”。

已知在急速充電(高速率下的充電)時電池的劣化特別容易進展。這樣的劣化與經年劣化區分，還被稱為“高速率劣化”。認為高速率劣化是起因于與充電相伴地在電極體內的鋰離子濃度分布中產生偏差。此外，鋰離子濃度分布的偏差有時被稱為“鹽濃度不均”。

提出了用于抑制急速充電時的高速率劣化的技術。例如日本特開2011-024412號公報公開了抑制/排除急速充電對循環壽命的影響并縮短電池的充電時間的充電系統。

發明內容

為了延長電池的壽命，針對抑制與充電相伴的電池的高速率劣化的技術的要求始終存在(例如參照日本特開2011-024412號公報)。本發明人們專心研究的結果，發現了能夠有效地抑制高速率劣化的手法。

本公開是為了解決上述課題而完成的，本公開的目的在于抑制鋰離子電池的高速率劣化。

(1)在本公開的某個局面的電池的充電方法中，電池為具有包含石墨的負極的鋰離子電池。石墨的階段構造被劃分為階段1～階段4。電池具有：階段4與階段3共存的第一SOC區域；階段3與階段2共存的第二SOC區域；以及階段2與階段1共存的第三SOC區域。充電方法包括第一以及第二步驟。第一步驟為根據電池的電壓以及電流中的至少一方推測電池的SOC的步驟。第二步驟為以使第二SOC區域中的向電池的充電電流比第一以及第三SOC區域中的充電電流大的方式，根據電池的SOC決定充電電流的步驟。

詳細內容將在后面敘述，在第二SOC區域，與充電相伴的負極的膨脹程度(膨脹速率)比第一或者第三SOC區域小(參照圖6)。因此，電解液不易從負極被擠出到外部，不易產生電極體內的鹽濃度不均。因而，在第二SOC區域，即使將向電池的充電電流設為相對大，也能夠使電池的劣化(具體而言電池的內部電阻的上升)的進展速度收斂于容許范圍內。因而，根據上述(1)的方法，能夠抑制鋰離子電池的高速率劣化。

(2)上述決定的步驟(第二步驟)包括：在第二SOC區域，將充電電流的C速率設為1.5C以上，且將第二SOC區域中的充電電流設為第一或者第三SOC區域中的充電電流的1.25倍以上的步驟。

根據上述(2)的方法，根據本發明人的評價試驗的結果(參照圖13)，將充電電流的C速率的數值范圍規定為超過1.5C或者小于1.5C，并且規定SOC區域間的充電電流的比率的數值范圍。由此，能夠更適合地抑制鋰離子電池的高速率劣化。