一种基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方法技术

技术编号:15065096 阅读:210 留言:0更新日期:2017-04-06 13:05
本发明专利技术的目的在于提供一种基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方法。该方法通过记录电池以标准电流充电至V临界的容量占电池额定容量的比例与充电起始温度的关系,确定电池充电温度的分界点,依据分界点划分温度范围,在各温度范围内采用不同的充电参数进行充电。该方法充分考虑了温度对电池充电效果的影响,避免了电池在整个温度范围内采用单一充电形式导致的充电副反应的发生,改善了电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池充电
,具体涉及一种基于温度选定充电方法以控制电池衰减的锂离子动力电池充电方法。
技术介绍
因能量和功率密度方面的优势,锂离子电池成为新能源汽车主要采用的一类电池,而电动汽车对电池的使用寿命提出了更高要求。如何改善电池寿命成为锂电工作者的重中之重。影响锂离子电池寿命的因素有很多,除通过电池设计和制作工艺改善电池寿命,实际使用过程参数的控制成为进一步提高电池寿命的关键一环,作为可控制步骤的充电方式也显得尤为重要。传统的锂离子电池的充电方法通常采用恒流恒压充电,但并未考虑温度对电池充电特性的影响。这会导致电池在高温和低温条件下仍然采用固定电流和电压充电,导致电池在低温充电产生析锂,高温充电在高SOC区加速副反应发生,而直接影响电池寿命。针对上述不足,本专利技术提供了一种基于温度选定充电方法以实现控制电池衰减,提升电池寿命的目的,同时在一定程度上能改善电池的安全性能。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术的目的在于提供一种基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方法,以改进现有充电方法的不足,改善电池使用寿命。为达到以上目的,本专利技术的充电方法包括以下步骤:(1)电池从起始电压开始以标准电流恒流充电至V临界,记录电池充电起始温度T0,计算不同起始温度T0条件下经上述恒流充电的充电容量Ct,并计算充电容量Ct占电池额定容量的比例q;(2)根据T0与q的对应关系,确定电池充电温度的分界点T1和T2,其中T1对应的q的数值范围为0<q≤10%,T2对应的q的数值范围为10%<q≤50%;(3)对电池进行充电,测量待充电电池温度T,根据T值确定电池的充电方式:T≤T1:禁止充电;T1<T≤T2:对电池施加脉冲电充电,至电池温度满足T>T2时停止脉冲电充电。随后,在T>T2时:对电池进行充电,电池充电上限电压不超过V临界。优选的充电方式为:恒流充电、恒压充电或恒流加恒压电池温度T>55℃时,禁止充电。T1<T≤T2条件下采用的脉冲电可以为恒流充电脉冲或恒压充电脉冲:其中,采用恒流充电脉冲时的脉冲电流为标准电流的0.1-2倍,优选为0.5-1倍;其中,采用恒压充电脉冲时的电压为起始电压至V临界电压范围内任一电压值,优选为V临界;单个脉冲充电时间为1ms-30s,优选100ms-2s;单个脉冲间的静置时间为单个脉冲充电时间的0.5-2倍,优选1-1.5倍。T>T2时采用的恒流、恒压或恒流加恒压的实施方式:其中,采用恒流充电时的充电电流为标准电流的0.1-10倍,优选0.5-5倍;其中,采用恒压充电时的电压可为起始电压至V临界电压范围内任一电压值,优选为大于50%SOC处的电压。上述测试温度下的起始电压和50%SOC处的电压分别为电池在25℃条件下以标准电流恒流放电至0%SOC和50%SOC时的开路电压。上述V临界为电池在相应温度下充电时出现析锂的临界电压或电池规定理论充电上限电压的极小值,而“相应温度下充电时出现析锂的临界电压”是电池在相应温度下充电时负极对锂电位降至0时的电池电压。上述标准电流优选为功率型电池1C倍率,能量型电池1/3C倍率的电流。其中,功率型电池为电池功率密度与能量密度的比值>10的电池,能量型电池为电池功率密度与能量密度的比值≤10的电池。本专利技术的有益效果为:本专利技术是根据电池在不同起始温度下充电至V临界的容量比例划分温度范围,在不同的温度范围内选择不同的充电参数进行充电,由于明确了电池在不同起始温度下充电至V临界的能力,可避免电池在低温条件下采用传统方式充电后析锂反应加速,也能避免常高温环境下因电池充电上限过高导致的氧化反应、电解液分解等副反应的加速发生,从而在保证电池在对应温度下的充电容量的前提下,最大程度的控制了电池的衰减,提高了电池在不同温度下的使用寿命。本专利技术提供一种在全温度范围内的充电方式的多样化,即划分不同的温度区间,在各区间内采用不同的充电要求,以达到整体控制电池衰减的目的。本专利技术通过测得电池固有属性,确定不宜进行充电的T≤T1区;使用常规恒流、恒压或恒流恒压充电可导致电池寿命衰减的T1<T≤T2的低温区;以及,随着温度的升高、实际V临界低于理论值而导致充电超过临界电压而产生副反应的T>T2常温区。并且,根据不同待充电池在不同温度区间的不同属性,选择恰当的充电方式,以实现在任意温度条件下的合理充电,以期不影响电池寿命,基于温度控制、分段选择合理的充电方式而减小电池衰减。附图说明图1为实施例1中电池以实施例中进行恒压式脉冲充电时,脉冲电流、电压及时间变化模拟曲线。图2为实施例2中电池按实施例和对比例2内充电方法充电时循环过程的容量百分比-循环次数曲线;图3为实施例2中电池按实施例和对比例2内充电方法充电时循环寿命终止后的阻抗谱曲线。具体实施方式以下结合实施例和对比例对本专利技术进行详细说明,但不以任何方式限定本专利技术。实施例和对比例采用电化学性能基本一致的额定容量50Ah的电池。电池为能量型电池,电池功率密度与能量密度的比值为7;电池标准电流采用1/3C;电池规定理论充电上限电压为4.2V。实施例用50Ah电池的电池q、起始温度T、及V临界之间的关系为(表1):q(单位为%)q≤1010<q≤50q>50T(单位为℃)T≤-20-20<T≤00<T≤15V临界(单位为V)4.2(-20℃)4.07(-15℃)4.13(10℃)上表1内的V临界数值为括号内温度下的V临界,其中-20℃下的V临界为电池规定理论充电上限电压,-15和10℃下的V临界为析锂电压;-20℃下电池以标准电流恒流充至4.2V时q=9.7%,此时充电容量低,电池未到达析锂电压。从上表得出,该电池的T1为-20℃,T2为0℃。对比例:对比例1:将带待充电池在实施例1中的对应起始温度(-15℃)下,从起始电压以1/3C恒流充电至4.2V后转4.2V恒压充电至电流降至1/30C或恒压时间1h。对比例2:将带待充电池在实施例2中的对应起始温度(10℃)下,从起始电压以1/3C恒流充电至4.2V后转4.2V恒压充电至电流降至1/30C或恒压时间1h。实施例1:T=-15℃,T1&l本文档来自技高网...
一种基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方法

【技术保护点】
一种基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方法,其特征在于,该方法包含以下步骤:(1)电池从起始电压开始以标准电流恒流充电至V临界,记录电池充电起始温度T0,计算不同起始温度经上述充电方法的充电容量Ct,并计算充电容量Ct占电池额定容量的比例q;(2)根据T0与q的对应变化关系,确定电池充电温度的分界点T1和T2,其中T1对应的q的数值范围为0<q≤10%,T2对应的q的数值范围为10%<q≤50%;(3)对电池进行充电,测量电池温度T,根据T确定电池的充电方式:T≤T1:禁止充电;T1<T≤T2:对电池施加脉冲电充电,至电池温度满足T>T2时停止该脉冲电充电。

【技术特征摘要】
1.一种基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方法,其特征在于,
该方法包含以下步骤:
(1)电池从起始电压开始以标准电流恒流充电至V临界,记录电池充电起始温
度T0,计算不同起始温度经上述充电方法的充电容量Ct,并计算充电容量Ct占
电池额定容量的比例q;
(2)根据T0与q的对应变化关系,确定电池充电温度的分界点T1和T2,其
中T1对应的q的数值范围为0<q≤10%,T2对应的q的数值范围为10%<q≤50%;
(3)对电池进行充电,测量电池温度T,根据T确定电池的充电方式:
T≤T1:禁止充电;
T1<T≤T2:对电池施加脉冲电充电,至电池温度满足T>T2时停止该脉冲电
充电。
2.根据权利要求1所述的基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方
法,其特征在于,所述步骤(3)还包括:
T>T2:对电池进行充电,电池充电上限电压不超过V临界。
3.根据权利要求2所述的基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方
法,其特征在于,T>T2时电池的充电方式为恒流充电、恒压充电或恒流恒压充
电。
4.根据权利要求1所述的基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方
法,其特征在于,所述起始电压为电池在25℃条件下以标准电流恒流放电至
0%SOC时的开路电压。
5.根据权利要求1和2所述的基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充
电方法,其特征在于,所述V临界为电池在相应温度下充电时出现析锂的临界电

\t压或电池规定理论充电上限电压的极小值。
6.根据权利要求5所述的基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方
法,其特征在于,所述电池在相应温度下充电时出现析锂的临界电压是电池在
相应温度下充电时负极对锂电位降至0时的电池...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴宁宁徐金龙李群孙雯石强
申请(专利权)人:中信国安盟固利动力科技有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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