修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法技术

本发明专利技术修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法，充电时当充电至电压达到充电限制电压则停止充电，在电池两极之间的充电限制电压设为U＝3Uo-Us-Uso，Uso是恒流恒压充电到Uo后电池电压回落的标准稳定电压，Us是恒流充电到Uo后电池电压回落的稳定电压，Uo是标准充电截止电压；Uso的选取是从电池停止恒流恒压充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间段内开路电压压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所对应的电压为电池的标准稳定电压Uso。本发明专利技术充电快且能充进接近饱和的电量；以本发明专利技术的方法充电，以标准的或用户的方法放电，具有更长的循环寿命，或相同的循环次数，以本发明专利技术的方法充电，放电放出的容量更高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池充电方法
，特别是涉及锂离子电池和聚合物锂离子电池的非恒压充电方法。
技术介绍
中国专利CN101388477B公开了一种快速充电方法，是增加充电限制电压弥补电池内部压降的锂离子电池充电方法，锂离子电池或聚合物锂离子电池在充电时，当充电至电压达到充电限制电压则停止充电，在电池两极之间的电池充电限制电压设为U＝2Uo-Us，Us是恒流充电到Uo后电池电压回落的稳定电压，Uo是标准充电截止电压，Uo为行业所普遍接受的小倍率恒流-恒压充电方式所使用的标准充电截止电压，稳定电压Us的选取是从电池停止恒流充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间段内开路电压压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所对应的电压为电池的稳定电压Us。该方法应用于磷酸铁锂电池时，Uo为行业所普遍接受的小倍率恒流-恒压充电方式所使用的标准充电截止电压3.60V，充电到电池充电限制电压U＝2Uo-Us，未能将电池完全充饱，充饱程度只达到88％左右，未能充分发挥电池的效能。磷酸铁锂电池行业所普遍接受的小倍率恒流-恒压充电方式所使用的标准充电截止电压Uo还有3.50V、3.65V、3.7V，充电到电池充电限制电压U＝2Uo-Us，均未能将电池完全充饱，未能充分发挥电池的效能。该方法应用于钴酸锂电池时，Uo为行业所普遍接受的小倍率恒流-恒压充电方式所使用的标准充电截止电压4.20V，充电到电池充电限制电压U＝2Uo-Us，未能将电池完全充饱，充饱程度只达到97％左右，未能完全发挥电池的效能。为了充分发挥电池的效能，需要对电池充电限制电压进行适当的修正。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了充分发挥电池的效能，提供一种修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法。定义理想充电：采用恒流恒压充电方法对锂离子电池充电，断开充电电路后，锂离子电池的开路稳定电压达到恒压充电电压。理论上采用恒流恒压充电方法对锂离子电池充电，恒压充电至无限小的电流时，断开充电电路后，锂离子电池的开路稳定电压可以达到恒压充电电压。实践上采用恒流恒压充电方法对锂离子电池充电，恒压充电至锂离子电池的自耗电流时，锂离子电池充电电流与自耗电流处于动态均衡状态，断开充电电路后，锂离子电池的开路稳定电压可以非常接近恒压充电电压。标准稳定电压：采用标准规定的或供应商约定的电流恒流充电到Uo再恒压充电到标准规定的或供应商约定的截止电流，停止充电；从电池停止恒流恒压充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间段内开路电压压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所对应的电压为电池的标准稳定电压Uso。锂离子自由度：是锂离子在正极中自由活动的程度。锂离子电池在充电过程中，锂离子从正极脱嵌，经过电解质，嵌入到负极中。锂离子在正极晶格中是自由分布的，各自找到自己的合适位置，在脱嵌过程中，路途近的、自由度大的锂离子先脱嵌，路途远的、自由度小的锂离子后脱嵌，受到正极严格束搏的锂离子自由度很低，难以脱嵌，或者需要更大的充电能量才能使自由度很低的锂离子脱嵌。原理CN101388477B的充电方法充电到U＝2Uo-Us＝Uo+(Uo-Us)即停，弥补了电池内部压降(Uo-Us)，该压降(Uo-Us)是恒流I充电到Uo后开路搁置产生的；只弥补了对应电流I的欧姆压降、浓差极化压降、电化学极化压降和其他阻抗压降，未有考虑恒流I充电到Uo并没有充饱，未有考虑锂离子自由度很低的部分锂离子的脱嵌，所弥补的压降不足以将电池充到100％饱和，不能达到理想充电状态；CN101388477B的充电方法没有考虑设备误差与测量误差的影响。100％饱和是采用标准规定的或供应商约定的电流恒流充电到Uo再恒压充电到标准规定的或供应商约定的截止电流，停止充电，采用标准规定的或供应商约定的电流恒流放电到标准规定的或供应商约定的放电截止电压，所放出的容量为100％，其放电前所处的充电状态就是100％饱和。在U＝2Uo-Us＝Uo+(Uo-Us)的基础上增加(Uo-Uso)，用电流I充电到U＝Uo+(Uo-Us)+(Uo-Uso)＝3Uo-Us-Uso，考虑了锂离子自由度很低的部分锂离子的脱嵌，才能将电池充到更接近100％饱和，减少了设备误差与测量误差的影响，更接近理想充电状态。本专利技术解决上述问题的方案如下：使用标准的恒流恒压充电方法，将电池充饱，开路搁置，发现磷酸铁锂电池的标准稳定电压跟标准充电截止电压相差较大，钴酸锂电池的标准稳定电压跟标准充电截止电压相差较小，这跟磷酸铁锂电池充饱程度低、钴酸锂电池充饱程度高直接相关。为了充分发挥电池的效能，使电池每次充饱，需要在原有U＝Uo+(Uo-Us)的基础上增加(Uo-Uso)修正值，修正弥补电压为：U＝Uo+(Uo-Us)+(Uo-Uso)＝3Uo-Us-Uso据此给磷酸铁锂电池和钴酸锂电池充电，通过修正弥补电压，能够将电池充得更接近100％饱和。按照同样的方法，对三元锂离子电池、锰酸锂电池、钛酸锂电池进行了验证，具有相同的效果。修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法，电池在充电时，当充电至电压达到电池充电限制电压则停止充电，其特征是在电池两极之间的电池充电限制电压设为U＝3Uo-Us-Uso。Uso是恒流恒压充电到Uo后电池电压回落的标准稳定电压，其值的选取采用如下方式：从电池停止恒流恒压充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间段内开路电压压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所对应的电压为电池的标准稳定电压Uso。具体地，采用标准规定的或供应商约定的电流恒流充电到Uo再恒压充电到标准规定的或供应商约定的截止电流，停止充电；从电池停止恒流恒压充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间段内开路电压压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所对应的电压为电池的标准稳定电压Uso。Us是恒流充电到Uo后电池电压回落的稳定电压，其值的选取采用如下方式：从电池停止恒流充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间段内开路电压压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所对应的电压为电池的稳定电压Us。Uo是标准充电截止电压，Uo为行业所普遍接受的小倍率恒流-恒压充电方式所使用的充电截止电压。作为一种改进方案，本专利技术的修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法，电池在充电时，当充电至电压达到电池充电限制电压则停止充电，其特征在于：在电池两极之间的电池充电限制电压设为U＝3Uo‑Us‑Uso；Uso是恒流恒压充电到Uo后电池电压回落的标准稳定电压，其值的选取采用如下方式：从电池停止恒流恒压充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间段内开路电压压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所对应的电压为电池的标准稳定电压Uso；Us是恒流充电到Uo后电池电压回落的稳定电压，其值的选取采用如下方式：从电池停止恒流充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间段内开路电压压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所对应的电压为电池的稳定电压Us；Uo是标准充电截止电压，Uo为行业所普遍接受的小倍率恒流‑恒压充电方式所使用的充电截止电压。

【技术特征摘要】
1.修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法，电池在充电时，当充电至电压达到电
池充电限制电压则停止充电，其特征在于：在电池两极之间的电池充电限制电压设为U＝
3Uo-Us-Uso；
Uso是恒流恒压充电到Uo后电池电压回落的标准稳定电压，其值的选取采用如下方式：
从电池停止恒流恒压充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间
段内开路电压压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所
对应的电压为电池的标准稳定电压Uso；
Us是恒流充电到Uo后电池电压回落的稳定电压，其值的选取采用如下方式：从电池停
止恒流充电开始搁置时进行计时，电池从某个时间段开始，电池在某个时间段内开路电压
压降小于某一数值，电池的电压已达到稳定，取此时间段的第一个时间点所对应的电压为
电池的稳定电压Us；
Uo是标准充电截止电压，Uo为行业所普遍接受的小倍率恒流-恒压充电方式所使用的
充电截止电压。
2.根据权利要求1所述的修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法，其特征在于：电
池以电流恒流方式充至U，即停止充电。
3.根据权利要求1所述的修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法，其特征在于：电
池以...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐胜成，曾石华，李利，易世明，
申请(专利权)人：广州丰江电池新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44