锂离子电池充电方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池充电方法，其包括以下步骤：1)确定所选电池体系阳极不析锂的最大充电电流I0和阳极不析锂的最低阳极电位η；2)以大于I0的恒定电流I1充电，充电时间为t1；3)以小于I0的恒定电流I2放电，放电时间为t2，且5≤t1/t2≤50；4)重复步骤2)～3)直到电池截止电压V0后静置，静置时间为t3；以及5)以电流I0恒流充电直至截止电压V0，然后恒压充电到截止电流I3。本发明专利技术锂离子电池充电方法采用一个宽的大电流脉冲进行充电，再用一个窄的小电流脉冲进行放电，可以缩短电池在大电流充电时阳极处于最低阳极电位η以下的时间，减小因大电流充电所带来的阳极表面锂离子浓度的增加，缩短阳极处于低电位的时间，避免阳极析锂引发的安全问题。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池充电方法
本专利技术属于锂离子电池
，更具体地说，本专利技术涉及一种锂离子电池充电方法，其可以改善锂离子电池的阳极析锂，提高锂离子电池的安全性能和循环寿命。
技术介绍
经过20多年的发展，锂离子电池的能量密度得到了显著提升，目前锂离子电池的能量已经发展到了瓶颈阶段。在有限的能量密度下提高锂离子电池的充电速度可以有效提升用户体验，因此能实现快速充电的高能量密度的锂离子电池将会在未来的竞争中脱颖而出。在锂离子电池的充电过程中，阳极电位需要降低到某一过电位以下并持续一定时间才会导致阳极析锂，此电位即为阳极不析锂的最低阳极电位，通常用η来表示。现有锂离子电池的充电方法通常采用恒定电流持续充电至某一电位后在此电位恒压充电，此充电方法会导致锂离子电池的阴极电位不断升高，阳极电位不断下降，当阳极电位达到0V以下时，锂离子会在阳极表面还原成锂而析出。尤其在低温条件下，由于锂离子电池自身离子和电子导电能力的下降，充电过程中会引起极化程度的加剧，持续充电会使得极化表现的愈加明显，增加了析锂形成的可能性。析出的锂枝晶会在电极表面积累，严重威胁锂离子电池的安全性能。对于某一个电池体系而言，其安全充电区间是一定的，即存在一个阳极不析锂的最大倍率。当充电倍率高于该最大倍率时，阳极就会出现析锂，从而影响锂离子电池的安全性能和使用寿命。为了提高锂离子电池的充电速度，可以通过充电方式的优化来改善大倍率下的阳极析锂问题，从而拓展其安全充电区间，提高阳极不析锂的最大充电倍率。有鉴于此，确有必要提供一种锂离子电池充电方法，以改善锂离子电池的阳极析锂，提高锂离子电池的安全充电倍率，提高锂离子电池的使用安全性能和循环寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种锂离子电池充电方法，其可改善锂离子电池的阳极析锂，提高锂离子电池的安全充电倍率，提高锂离子电池的使用安全性能和循环寿命。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种锂离子电池充电方法，其包括以下步骤：1)确定所选电池体系阳极不析锂的最大充电电流I0和阳极不析锂的最低阳极电位η；2)以大于I0的恒定电流I1充电，充电时间为t1；3)以小于I0的恒定电流I2放电，放电时间为t2，且5≤t1/t2≤50；4)重复步骤2)～3)直到电池截止电压V0后静置，静置时间为t3；以及5)以电流I0恒流充电直至截止电压V0，然后恒压充电到截止电流I3。作为本专利技术锂离子电池充电方法的一种改进，所述步骤2)中的恒定电流I1的电流值为0.7C-3C，充电时间t1为0.1s～20s。作为本专利技术锂离子电池充电方法的一种改进，所述步骤3)中的恒定电流I2的电流值为0-0.2C，放电时间t2为0.01s-2s。作为本专利技术锂离子电池充电方法的一种改进，所述步骤4)中的静置时间t3为1s-10s。作为本专利技术锂离子电池充电方法的一种改进，所述步骤5)中的恒定电流I3的电流值为0.01C-0.1C。作为本专利技术锂离子电池充电方法的一种改进，所述截止电压V0满足，3.6≤V0<4.5V。作为本专利技术锂离子电池充电方法的一种改进，所述电池体系的阴极采用LiCoO2、LiFePO4或LiNiCoMnxAl1-xO2(0≤x≤1，以下简称NCX(X＝Mn,Al))中的一种或几种，阳极采用石墨、硬碳或中间相碳微球(MCMB)中的一种或几种，阳极不析锂的最大充电电流I0的电流值为0.5C～2.0C，阳极不析锂的最低阳极电位η为-5mV～-100mV。作为本专利技术锂离子电池充电方法的一种改进，所述锂离子电池充电方法在25±3℃下进行。相对于现有技术，本专利技术锂离子电池充电方法具有以下优点：采用一个宽的大电流脉冲进行充电，再用一个窄的小电流脉冲进行放电，可以大大缩短锂离子电池在大电流充电时阳极处于η电位以下的时间，减小由于大电流充电所带来的阳极表面锂离子浓度的增加，缩短阳极处于低电位的时间，从而避免阳极析锂引发的安全问题。附图说明下面结合附图和实施例，对本专利技术锂离子电池充电方法进行详细说明，附图中：图1为本专利技术锂离子电池充电方法的充电方案示意图。图2是采用LiCoO2和石墨体系的本专利技术实施例1在1.3C充电时的全电池电压和阳极电位示意图。图3是本专利技术实施例1的充电示意图。图4是对比例1的充电示意图。图5是实施例1充电时的阳极电位曲线图。图6是对比例2充电时的阳极电位曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和技术效果更加清晰，以下结合附图和实施例，对本专利技术进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中给出的实施例只是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术，本专利技术并不局限于说明书中给出的实施例。实施例1～实施例7、对比例1～对比例2采用的电池体系以LiCoO2作为阴极，石墨作为阳极，再加上隔膜、电解液及包装壳，通过组装、化成和陈化等工艺制成。其中，阴极由96.7％LiCoO2(作为阴极活性物质)+1.7％PVDF(作为粘结剂)+1.6％SP(作为导电剂)混合组成，阳极由98％人造石墨(作为阳极活性物质)+1.0％SBR(作为粘结剂)+1.0％CMC(作为增稠剂)混合组成，隔膜为PP/PE/PP复合膜，电解液由有机溶剂(30％EC+30％PC+40％DEC)与1mol/LLiPF6，再加入添加剂(0.5％VC、5％FEC、4％VEC)组成。25℃时，锂离子电池的满充充电容量(SOC)为3400mAh(0.2C)，截止电压V0为4.4V；电池体系在25℃下阳极不析锂的最大充电电流为1.3C，不析锂的最低阳极电位为-70mV。实施例1在25℃下，按照本专利技术锂离子电池充电方法对电池进行充电，充电过程如图3所示，具体包括以下步骤：1)以恒定电流2C充电，充电时间为0.1s；2)以恒定电流0.02C放电，放电时间为0.01s；3)重复步骤1)～2)直到电池截止电压4.4V后静置，静置时间为10s；4)以电流1.3C恒流充电，到达截止电压4.4V后，恒压充电到截止电流0.05C。实施例2在25℃下，按照本专利技术锂离子电池充电方法对电池进行充电，具体包括以下步骤：1)以恒定电流1.5C充电，充电时间为10s；2)以恒定电流0.1C放电，放电时间为0.2s；3)重复步骤1)～2)直到电池截止电压4.4V后静置，静置时间为10s；4)以电流1.3C恒流充电，到达截止电压4.4V后，恒压充电到截止电流0.05C。实施例3在25℃下，按照本专利技术锂离子电池充电方法对电池进行充电，具体包括以下步骤：1)以恒定电流1.5C充电，充电时间为2s；2)以恒定电流0.2C放电，放电时间为0.05s；3)重复步骤1)～2)直到电池截止电压4.4V后静置，静置时间为10s；4)以电流1.3C恒流充电，到达截止电压4.4V后，恒压充电到截止电流0.05C。实施例4在25℃下，按照本专利技术锂离子电池充电方法对电池进行充电，具体包括以下步骤：1)以恒定电流1.5C充电，充电时间为20s；2)以恒定电流0.1C放电，放电时间为2s；3)重复步骤1)～2)直到电池截止电压4.4V后静置，静置时间为10s；4)以电流1.3C恒流充电，到达截止电压4.4V后，恒压充电到截止电流0.05C。实施例5在25℃下，按照本专利技术锂离子电池充电方法对电池进行充电，具体包括以下步骤：1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池充电方法，其包括以下步骤：1)确定所选电池体系阳极不析锂的最大充电电流I0和阳极不析锂的最低阳极电位η；2)以大于I0的恒定电流I1充电，充电时间为t1；3)以小于I0的恒定电流I2放电，放电时间为t2，且5≤t1/t2≤50；4)重复步骤2)～3)直到电池截止电压V0后静置，静置时间为t3；以及5)以电流I0恒流充电直至截止电压V0，然后恒压充电到截止电流I3。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池充电方法，其包括以下步骤：1)确定所选电池体系阳极不析锂的最大充电电流I0和阳极不析锂的最低阳极电位η；2)以大于I0的恒定电流I1充电，充电时间为t1；3)以小于I0的恒定电流I2放电，放电时间为t2，且5≤t1/t2≤50；4)重复步骤2)～3)直到电池截止电压V0后静置，静置时间为t3；以及5)以电流I0恒流充电直至截止电压V0，然后恒压充电到截止电流I3。2.根据权利要求1所述的锂离子电池充电方法，其特征在于：所述步骤2)中的恒定电流I1的电流值为0.7C-3C，充电时间t1为0.1s～20s。3.根据权利要求1所述的锂离子电池充电方法，其特征在于：所述步骤3)中的恒定电流I2的电流值为0-0.2C，放电时间t2为0.01s-2s。4.根据权利要求1所述的锂离子电池充电方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆福平，王升威，高潮，郑强，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44