[發明專利]鋰離子電池低溫充電方法

有效

• 申請號: 202110022914.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112820963B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 秦宇迪;盧宇芳;盧蘭光;杜玖玉;左鵬鈺;歐陽明高
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/48
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 魏朋

本申請涉及一種鋰離子電池低溫充電方法，首先提供帶參比電極的三電極電池；其次根據三電極電池初始的狀態參數，設定初始的脈沖電流參數，并以初始的脈沖電流參數對三電極電池開始進行脈沖充電，狀態參數包括電池SOC狀態、電池溫度以及電池SOH狀態中的至少一種，脈沖電流參數包括脈沖波形、脈沖周期、正脈沖幅值、負脈沖幅值、正脈沖持續期、負脈沖持續期；最后在充電過程中，實時監測三電極電池的負極電位和電池電壓，并根據負極電位和電池電壓，調整脈沖電流參數。上述方法在充電過程中，通過負極電位和電池電壓，調整脈沖電流參數可以使得電池在無析鋰副反應的安全范圍內發揮最大的充電能力，實現了電池的安全快速充電。

技術領域

本申請涉及電池管理技術領域，特別是涉及一種鋰離子電池低溫充電方法。

背景技術

近年來，隨著全球變暖、石油資源緊缺、能源安全問題等的日益加劇，滿足全球低碳化發展目標的車輛能源系統變革正在加速進行。隨著車用動力電池技術的不斷進步，以純電動汽車為代表的新能源車成為車輛變革的主力軍。鋰離子電池因具有能量密度高、功率密度高、壽命長、環保等優點，近年來被廣泛應用于電腦、手機等電子設備及新能源汽車的動力電池系統中。

目前，鋰離子電池在低溫場景下的應用還面臨巨大的挑戰。一方面，低溫環境會降低電池的可用能量并在充電和放電時產生更大的能量損失，整個生命周期內也會導致電池壽命的衰減；另一方面，低溫下電池內阻增大，低溫充電會提早到達截止電壓，導致可充入容量大幅減少，并且增加負極鋰枝晶析出和形成的風險，從而更會危害電池安全。這些問題都給低溫環境中電池的使用帶來重大阻礙。因此，需要解決在寒冷環境中電池充電時可充入容量少、安全風險高的問題。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種鋰離子電池低溫充電方法。

本申請提供一種鋰離子電池低溫充電方法，包括：

提供帶參比電極的三電極電池；

根據所述三電極電池初始的狀態參數，設定初始的脈沖電流參數，并以所述初始的脈沖電流參數對所述三電極電池開始進行脈沖充電，所述狀態參數包括電池SOC狀態、電池溫度以及電池SOH狀態中的至少一種，所述脈沖電流參數包括脈沖波形、脈沖周期、正脈沖幅值、負脈沖幅值、正脈沖持續期、負脈沖持續期；

在充電過程中，實時監測所述三電極電池的負極電位和電池電壓，并根據所述負極電位和所述電池電壓，調整所述脈沖電流參數。

在其中一個實施例中，所述在充電過程中，實時監測所述三電極電池的負極電位和電池電壓，并根據所述負極電位和所述電池電壓，調整所述脈沖電流參數的步驟包括：

判斷所述三電極電池的電池電壓在正脈沖持續期內是否達到設定的充電截止電壓；

當所述三電極電池的電池電壓在正脈沖持續期內達到設定的充電截止電壓時，將正脈沖階段切換為恒壓正脈沖，并判斷所述負極電位是否小于析鋰電位；

當所述負極電位小于析鋰電位時，調整脈沖電流參數的方式包括增大所述負脈沖幅值、減小所述正脈沖持續期或增大所述負脈沖持續期中的一種或者多種。

在其中一個實施例中，當所述三電極電池的電池電壓在正脈沖持續期內未達到設定的充電截止電壓，且所述負極電位小于析鋰電位時，調整脈沖電流參數的方式包括減小所述正脈沖幅值、增大所述負脈沖幅值、減小所述正脈沖持續期或增大所述負脈沖持續期中的一種或者多種。

在其中一個實施例中，當所述三電極電池的電池電壓在正脈沖持續期內達到設定的充電截止電壓，且所述負極電位與所述析鋰電位的差值大于預設值時，調整脈沖電流參數的方式包括將正脈沖階段切換為恒壓正脈沖，并減小所述負脈沖幅值、增大所述正脈沖持續期或減小所述負脈沖持續期中的一種或者多種。