[發明專利]一種磷酸鐵鋰電池的低溫充電技術

在審

• 申請號: 202110184534.4
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN113161636A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 李峰;郭震強;白朔;胡廣劍;吳敏杰;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所;沈陽國科新能源材料與器件產業技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/052
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種磷酸鐵鋰電池的低溫充電技術，屬于電池充電技術領域。所述充電技術包括兩個基本步驟：激活及階梯恒流充電結合脈沖充電。所述充電技術首先通過激活以確保低溫下首次充電不發生負極鋰金屬析出，再通過階梯恒流結合脈沖充電的方式來減少恒壓充電對容量的貢獻，與恒流充電相比，該充電技術能夠提高磷酸鐵鋰電池在低溫下的有效充電容量，縮短充電時間，提高充電速度，提升低溫循環能力。

技術領域

本發明涉及電池充電技術領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰電池的低溫充電技術。

背景技術

磷酸鐵鋰(LFP)電池具有高安全性、長循環壽命和成本低等優點，已在儲能體系中被廣泛應用。與鎳鈷錳、錳酸鋰和鈷酸鋰正極材料相比，由于磷酸鐵鋰正極材料的導電能性較差，最初圍繞磷酸鐵鋰的研究主要集中于提高其電子電導率和離子電導率。現已商業化的磷酸鐵鋰正極材料主要是通過碳包覆來實現其室溫下動力學性能的提升，進而提高其電子電導及離子電導，當放電電流為0.1C，碳包覆的磷酸鐵鋰放電比容量達到了162.9mAh/g。但是，隨著溫度降低，磷酸鐵鋰電池電化學性能急劇下降，克容量發揮急劇減少，能量密度降低，導致磷酸鐵鋰電池在低溫環境中的應用和推廣受到較大限制。

提升磷酸鐵鋰電池的低溫性能已成為鋰離子電池研究的熱點。低溫環境下，由于電池阻抗增大，極化增強，電池的充放電性能降低，表現為充電慢及循環衰減快。因此，為了提高磷酸鐵鋰電池低溫的充電能力，促進電池在低溫環境下的應用，本發明從充電技術的角度，提供了一種磷酸鐵鋰電池在低溫環境下的充電技術。

發明內容

本發明的主要目的是開發磷酸鐵鋰電池的低溫充電技術。通過激活，避免了磷酸鐵鋰電池在低溫環境下首次充電發生負極鋰金屬析出現象，通過階梯恒流充電結合充電末期的脈沖充電減小了恒壓充電的時間占比，提高電池在實際應用中的可充電能力，縮短充電時間，提升低溫循環能力。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種磷酸鐵鋰電池的低溫充電技術，所述低溫充電首先進行激活過程，然后進行階梯恒流充電結合脈沖充電。

所述激活過程包括以下步驟(S1)-(S3)：

(S1)設置一個低溫環境下的充電電流I_a，一個常溫環境下的充電電流I_b，一個充電截止SOC_a，一個放電截止電壓V_min，兩個充電截止電壓V_a和V_max；

(S2)電池進行第1次低溫下的恒流充放電和第1次常溫下的恒流充放電；具體過程為：電池進行第1次低溫環境下的恒流充放電，充電電流為I_a，充電截止電壓為V_a或者充電截止為SOC_a，放電電流為I_a，放電截止電壓為V_min；完成第1次低溫環境下恒流充放電后，將電池置于常溫環境下進行第1次常溫下的恒流充放電，充電電流為I_b，充電截止電壓為V_a或者充電截止SOC_a，放電電流為I_b，放電截止電壓為V_min；

(S3)按照步驟(S2)的過程循環往復，使電池依次進行第2、第3、……、第n次的低溫下恒流充放電和常溫下恒流充放電；直至電池在低溫環境下的充電不再發生負極鋰金屬析出現象，表現為庫倫效率接近100％，或者對應的負極電位高于不析鋰過電位。