预测电池充电极限的方法和使用该方法对电池迅速充电的方法和设备技术

技术编号:17310471 阅读:24 留言:0更新日期:2018-02-19 10:40
提供用于预测电池充电极限从而不导致Li析出的方法以及通过使用所述预测方法而使得能够对电池快速充电的电池充电方法和设备。根据本发明专利技术的用于预测单体充电极限的方法包括以下步骤:(a)制造三电极单体,其具有单元单体和参考电极;(b)在对三电极单体充电的同时测量根据SOC的负极电位(CCV);以及(c)将负极电位在不下降的情况下开始变成恒定的点确定为Li析出的发生点,并且将所述Li析出的发生点设定为充电极限。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】预测电池充电极限的方法和使用该方法对电池迅速充电的方法和设备
本公开涉及一种电池充电方法和设备,并且更具体地,涉及一种使用逐步充电电流减小以增大电池的寿命并对电池快速充电的快速电池充电方法和设备。本申请要求在韩国于2015年8月18日提交的第10-2015-0116247号韩国专利申请的优先权,该申请的公开通过引用并入本文。
技术介绍
当前,因为对例如膝上型计算机和移动电话的便携式电子产品的需求迅速增加,并且对电动推车、电动轮椅、电动自行车等的需求也增加,所以正对重复可再充电的高性能电池积极进行研究。此外,由于碳能源的逐渐耗尽以及对环境的增加的关注,对混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)的全球需求增加。因此,较多的关注和研究集中于作为HEV或EV的主要部分的电池,并且迫切需要能够在高速下对电池充电的快速充电技术的发展。具体地说,针对不具有额外能源的EV,快速充电是非常重要的性能因素。用于对电池充电的过程包含将电流供应到电池以在其中积聚电荷和能量,并且需要小心控制。通常,过大充电速率(C速率)或充电电压可永久恶化电池的性能,并最终导致完全故障或突然故障,例如,爆炸或腐蚀性化学材料的泄漏。常规电池充电方法包含:用于自始至终以恒定电流对电池充电的恒定电流(CC)充电方法;用于自始至终以恒定电压对电池充电的恒定电压(CV)充电方法;以及用于在开始时以恒定电流对电池充电并且以后以恒定电压对电池充电的恒定电流-恒定电压(CC-CV)充电方法。在CC充电方法中,在开始时,电压差是大的,并且因此高电流流动。虽然在快速充电方面,高充电电流是期望的,但如果以高电流对电池持续充电,那么充电效率可减小,并且电池的寿命可被影响。此外,在CC充电方法中,因为在充电的开始时流动的电流在完成充电之后持续流过电池,所以由于锂离子的特性而发生锂(Li)析出(plating),并且因此引起了失去过充电控制功能的安全问题。因此,电池应紧接在对电池完全充满之后从充电器拆开。在CV充电方法中,当对电池完全充满时,端子电压由于电池的温度的变化以及加热而大大改变,并且因此,恒定电压值可能不容易被预先设定。此外,因为通常以约15.5至16V对电池充电持续20至24个小时,所以充电时间长。最常见使用的方法是CC-CV充电方法,其中当对电池大量放电时,以恒定电流对电池充电,并且接着当对电池几乎完全充满时,以恒定电压充电,因此防止过充电。当“C”以电荷单位(通常由Q表示)A·h表示电池容量时,以安培为单位的电流被选择为C的分数(或倍数)。通常以高达1C对电池充电。例如,具有700mAh的容量的Li电池在约1小时30分钟之后完全充满。然而,在此充电方法中,应在适用于在充电器的充电容量的条件下、在良好通风的场所并且在约25℃的室温下对电池充电。CC充电方法对于快速充电来说是最有利的。然而,当以高充电电流密度对电池快速充电时,Li没有嵌入(intercalate)到负电极中而是沉积在负电极上,并且因此发生Li析出。此外,所沉积的Li可导致问题,例如,与电解质的副反应以及电池的动力学平衡的改变,并且可最终导致电池的恶化。因此,需要能够在不导致Li析出的情况下对电池快速充电的技术。
技术实现思路
技术问题本公开被设计成解决现有技术的问题,并且因此,本公开涉及提供预测电池充电极限以不导致锂(Li)析出的方法。本公开还涉及提供能够基于电池充电极限而对电池快速充电的电池充电方法和设备。技术解决方案在本公开的一个方面中,提供电池充电极限预测方法,包括(a)制造三电极单体,三电极单体包括单元单体和参考电极,(b)在对三电极单体充电的同时测量基于荷电状态(SOC)的负电极电位(CCV),以及(c)将负电极电位不下降而是开始恒定的点确定为锂(Li)析出发生点,并且将Li析出发生点设定为充电极限。具体地,负电极电位梯度在基于SOC的负电极电位的曲线图中改变的点可被设定为充电极限。在不同充电速率下的充电极限可通过在所述充电速率下重复执行操作(b)和(c)来获得,并且充电协议可通过组合所述充电极限来获得。在本公开的另一方面中,还提供通过如下步骤来对电池充电的电池充电方法:将电池的负电极电位在高于1C的初始充电速率下不下降而是开始恒定的点设定为锂(Li)析出发生点,将Li析出发生点设定为充电极限,以及当达到充电极限时以逐步方式减小充电速率。具体地,负电极电位不下降而是开始恒定并且负电极电位梯度改变的点可被设定为充电极限。初始充电速率可以是1.5C至5C。当在充电期间达到充电极限时,充电速率可减小至下一充电速率,并且充电可被执行,直到电池的荷电状态(SOC)是80%为止。在本公开的另一方面中,还提供电池充电方法,包括:通过在三电极单体的测试中在不同充电速率下测量基于荷电状态(SOC)的负电极电位而获取数据,三电极单体包括单元单体和参考电极;获得用于通过将负电极电位不下降而是开始恒定的点确定为锂(Li)析出发生点并且将Li析出发生点设定为充电极限而以逐步方式改变充电速率的协议;以及基于该协议来对电池充电。在此情况下,负电极电位不下降而是开始恒定并且负电极电位梯度改变的点可被设定为充电极限。用于获取数据的充电速率的范围可以是从0.25C至5C。协议可包括高于1C的初始充电速率。协议可包括1.5C至5C的初始充电速率。协议可包括以逐步方式减小的充电速率以及在每一充电速率下充电之后的充电电压信息。在本公开的另一方面中,还提供电池充电设备,包括:电力供应单元,电力供应单元被配置成输出从商业电源输入的充电电压;以及电池充电单元,电池充电单元被配置成通过将从电力供应单元输入的充电电压作为充电电流输出到电池而对电池充电,并且通过在电池的充电电压达到预设的水平时改变充电电流而将输出到电池的充电电流控制为以逐步方式改变,其中电池充电单元通过基于协议而以逐步方式调整充电电流来对电池充电,该协议用于通过将电池的负电极电位不下降而是开始恒定的点确定为锂(Li)析出发生点并且将Li析出发生点设定为充电极限而以逐步方式改变充电速率。有利效果本公开提出用于通过如下而以逐步方式改变充电速率的协议:将负电极电位在恒定电流(CC)充电期间不再下降而是开始恒定并且使负电极电位下降的速度改变的点确定为锂(Li)析出发生点,将Li析出发生点设定为充电极限,以及当达到充电极限时将充电速率改变为下一充电速率。如果通过基于该协议而以逐步方式调整充电电流来对电池充电,那么可通过防止Li析出在负电极上的发生来对电池快速充电。因此,根据本公开,可通过将负电极电位不下降而是开始恒定的点确定为Li析出发生点并且将Li析出发生点设定为充电极限来防止在电池的负电极上发生Li析出,并且因此电池的寿命可增加并且电池可被快速充电。因为在不导致Li析出的情况下对电池充电,所以可防止例如所沉积的Li与电解质之间的副反应以及电池的动力学平衡的改变等问题,并且也可防止电池的恶化。因为只要不导致Li析出,便以高充电速率对电池充电,所以可对电池快速充电。负电极电位不下降而是开始恒定的点可每个单体而不同。本公开没有因忽略每一单体的特性而提出同等地应用于所有单体的充电极限,而是提出通过基于三电极单体的测试准确地检查在充电期间发生Li析出的条件来针对每一单体本文档来自技高网
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预测电池充电极限的方法和使用该方法对电池迅速充电的方法和设备

【技术保护点】
一种电池充电极限预测方法,包括:(a)制造三电极单体,所述三电极单体包括单元单体和参考电极;(b)在对所述三电极单体充电的同时测量基于荷电状态(SOC)的负电极电位(CCV);以及(c)将所述负电极电位不下降而是开始恒定的点确定为锂(Li)析出发生点,并且将所述Li析出发生点设定为充电极限。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.18 KR 10-2015-01162471.一种电池充电极限预测方法,包括:(a)制造三电极单体,所述三电极单体包括单元单体和参考电极;(b)在对所述三电极单体充电的同时测量基于荷电状态(SOC)的负电极电位(CCV);以及(c)将所述负电极电位不下降而是开始恒定的点确定为锂(Li)析出发生点,并且将所述Li析出发生点设定为充电极限。2.根据权利要求1所述的电池充电极限预测方法,其中负电极电位梯度在基于SOC的所述负电极电位的曲线图中改变的点被设定为所述充电极限。3.根据权利要求1所述的电池充电极限预测方法,其中在不同充电速率下的充电极限是通过在所述充电速率下重复执行所述操作(b)和(c)来获得,并且充电协议是通过组合所述充电极限来获得。4.一种用于通过以下步骤来对电池充电的电池充电方法:将电池的负电极电位在高于1C的初始充电速率下不下降而是开始恒定的点设定为锂(Li)析出发生点,将所述Li析出发生点设定为充电极限,以及当达到所述充电极限时以逐步方式减小所述充电速率。5.根据权利要求4所述的电池充电方法,其中所述负电极电位不下降而是开始恒定并且负电极电位梯度改变的点被设定为所述充电极限。6.根据权利要求4所述的电池充电方法,其中所述初始充电速率是1.5C至5C。7.根据权利要求4所述的电池充电方法,其中当在充电期间达到所述充电极限时,所述充电速率减小至下一充电速率,并且执行充电,直到所述电池的荷电状态(SOC)是80%为止。8.一种电池充电方法,包括:通过在三电极单...

【专利技术属性】
技术研发人员:金孝美李赫武吴松泽李松叶
申请(专利权)人:株式会社LG化学
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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