一种锂电池及其串联电池组的预充电方法技术

本发明专利技术公开了一种锂电池及其串联电池组的预充电方法。通过一次小电流充电，可以使电池负极表面形成稳定的SEI膜，提高电池的循环寿命，再进行一次大电流充电，提高充电效率，在大电流充电过程中，随着电池电压的变化改变充电电流的大小，使充电电流大小适应于电池的充电能力，减小对电池材料的损伤，最后采用一次小电流恒压充电，能够防止电池极片上出现析锂的问题。在对串联电池组进行充电时，大电流充电阶段的电流大小根据电池组中单体电池的最大电压计算所得，可以提高电池组中单体电池的一致性，减少因电池的不一致性而导致的部分电池充电过快而造成的损伤，延长串联电池组的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池及其串联电池组的预充电方法
本专利技术属于锂电池充电领域，具体涉及一种锂电池及其串联电池组的预充方法。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池，具有能量密度高，使用寿命长，额定电压高，自放电率低，绿色环保等优点，在新能源汽车、电网储能、数码产品中应用广泛。现今新能源产品的市场需求量越来越大，对电池制造商的要求也越来越高，在保证产品质量的同时也要提高电池的生产效率，加大生产量。这需要对现有的生产工艺进行优化。预充电作为锂电池制造过程中的重要步骤，能够直接影响锂电池的电化学性能和使用寿命。通常情况下，预充电过程需要耗费较多的时间，延长了锂电池的生产周期。在预充电过程中，如果能够在不影响电池性能的前提下缩短预充电时间，将有效提高电池的生产效率。在首次充电过程中，电池负极表面会形成一层固态电解质界面膜（SEI膜），该界面膜是一种钝化膜，具有不溶于有机溶剂的特点，在有机溶剂中能稳定存在且能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，大大提高了电池使用寿命和循环性能。因此形成稳定的SEI膜对电池的性能至关重要，在形成SEI膜的过程中，大电流化成形成的SEI膜较疏松，而小电流化成形成的SEI膜较致密。在大电流充电的情况下负极片会有析锂的问题，所以在预充电的过程中还要保证负极片不能析锂。如果能缩短预充电时间而不影响SEI膜的致密程度和不出现析锂的问题，将对电池生产效率的提高大有益处。目前常用的锂电池预充电方法通常为恒流预充电模式、恒流均衡充电模式、恒压降电流充电模式、恒流涓流充电模式，以及将上述预充电方法进行组合，通过改变预充电过程中电流、电压的参数来完成对电池的预充过程。如申请号为201710053448.3名为《一种锂离子电池的化成方法》的中国专利技术专利，公开了一种锂电池的预充电方法：通过恒流充电、恒压充电、恒流放电等步骤的组合，得到化成后的锂离子电池。该方法分为预化成和主化成步骤，在前段SEI膜形成阶段采用低压涓流分段化成，防止了锂离子的共嵌入，增加了SEI膜致密成分的“生长”时间，在负极材料表面形成了致密的SEI膜。申请号为201410621731.8名为《一种锂电池组充电方法》的中国专利技术专利，公开了一种锂电池组充电方法，包括小电流恒流预充电、大电流恒流均衡充电、恒压降电流模式和恒流涓流充电四个阶段，通过上述四个阶段逐步缩小电池单体的差异性，整个充电过程中通过延长充电时间，缩小单体电池的差异性，达到电池充得更满、电池组寿命更长的效果。该充电方法能够提高电池组内单体电池性能的一致性，延长电池的使用寿命，但是充电过程中充电时间较长，不利于提高电池的生产效率。在电池生产过程中，保证产品性能的同时，通过缩短电池的预充时间是提高电池生产效率的一个重要方向。
技术实现思路
为了解决所述现有技术的不足，本专利技术提供了一种锂电池预充电方法。先采用电流I0将电池恒流充电至电压为U1，静置3-6min；然后从U1开始，采用I1作为起始电流进行充电，充电过程中对电池电压U2数据进行采样，采样周期为0.1-0.5s，每当连续两次采样的电压数据的差值为0.03-0.05V时，将电流调节至I2，以电流I2继续充电至U2等于所述锂电池的充电电压目标值U0，所述I2=I1-3×（U2/U0）×I0；所述U2为所述连续两次采样的电压数据中的较大值。最后以电流I3、电压U0对所述锂电池进行恒压充电，截止电流0.01-0.05C，完成对所述锂电池的预充电。本专利技术还提供了一种锂电池串联电池组的预充电方法，先采用电流I0对所述串联电池组进行恒流充电，充电至所述串联电池组中单体电池的平均电压为电压U1，静置3-6min；然后从电压U1开始，采用电流I1作为起始电流进行充电，充电过程中分别对所述串联电池组中单体电池电压数据进行采样，采样周期为0.1-0.5s，每当单体电池连续两次采样的电压数据差为0.03-0.05V时，将电流调节至电流I5，继续充电至以所述串联电池组中单体电池的最小电压为单体电池的充电电压目标值U0，所述I5=I1-3×（U3/U0）×I0，所述U3为每次进行电压数据采样时所述串联电池组中单体电池电压的最大值；最后以电流I3、电压U0对所述串联电池组进行恒压充电，截止电流0.01-0.05C，完成对所述串联电池组的预充电。本专利技术中通过一次小电流充电，可以使电池负极表面形成稳定的SEI膜，提高电池的循环寿命，再进行一次大电流充电，提高充电效率，在大电流充电过程中，随着电池电压的变化改变充电电流的大小，使充电电流大小适应于电池的充电能力，减小对电池材料的损伤，最后采用一次小电流恒压充电，能够防止电池极片上出现析锂的问题。在对串联电池组进行充电时，大电流充电阶段的电流大小根据电池组中单体电池的最大电压计算所得，可以提高电池组中单体电池的一致性，减少因电池的不一致性而导致的部分电池充电过快而造成的损伤，延长串联电池组的使用寿命。本专利技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：本专利技术提供了一种锂电池预充电方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：取干燥存储后的锂电池，采用电流I0进行恒流充电，将所述锂电池充电至电压为U1，然后静置；步骤二：从电压U1开始，采用电流I1作为起始电流进行充电，充电过程中对所述锂电池电压U2数据进行采样，每当连续两次采样的电压数据的差值为设定值△U时，将电流调节至电流I2，继续充电至U2等于所述锂电池的充电电压目标值U0；步骤三：以电流I3、电压U0对所述锂电池进行恒压充电，截止电流I4，完成对所述锂电池的预充电。进一步地，步骤一中所述电流I0为0.1-0.4C。步骤一中采用小电流对锂电池进行充电，在电池负极表面形成致密的SEI膜，提高电池的循环寿命。进一步地，步骤一中所述静置时间为3-6min。进一步地，步骤二中所述电流I1为0.5-2.5C。进一步地，步骤二中所述电压U2数据的采样周期为0.1-0.5s。对电池电压数据进行周期采样，能够反应充电过程中锂电池内部的实际情况。优选地，采样周期为0.2-0.3s，采样周期时间太短，采样次数过多，成本较高，同时电流调节频率过快对充电设备要求较高，过程不易控制。采样周期时间太长则不能客观反映电池内部的实际情况，降低充电效率。进一步地，步骤二中所述设定值△U为0.03-0.05V。进一步地，步骤二中所述电流I2=I1-3×（U2/U0）×I0；所述U2为所述连续两次采样的电压数据中的较大值。进一步地，步骤三中所述电流I3为0.1-0.4C；所述截止电流I4为0.01-0.05C。进一步地，所述充电电压目标值U0与所述电压U1的差值（U0-U1）为0.5-1.8V。本专利技术还提供了一种锂电池串联电池组预充电方法，选用上述锂电池预充电方法中的电流I0、电流I1、电压U0、电压U1、设定值△U、电流I3、截止电流I4、电压数据采样周期参数对锂电池串联电池组进行预充电，包括如下步骤：S01，采用电流I0对所述串联电池组进行恒流充电，充电至所述串联电池组中单体电池的平均电压为电压U1，然后静置3-6min；S02，从电压U1开始，采用电流I1作为起始电流进行充电，充电过程中分别对所述串联电池组中单体电池电压数据进行采样，每当单体电池连续两次采样的电压数据差为设定值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池预充电方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：取干燥存储后的锂电池，采用电流I0进行恒流充电，将所述锂电池充电至电压为U1，然后静置；步骤二：从电压U1开始，采用电流I1作为起始电流进行充电，充电过程中对所述锂电池的电压U2数据进行采样，每当连续两次采样的电压数据的差值为设定值△U时，将电流调节至电流I2，继续充电至U2等于所述锂电池的充电电压目标值U0；步骤三：以电流I3、电压U0对所述锂电池进行恒压充电，截止电流I4，完成对所述锂电池的预充电。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池预充电方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：取干燥存储后的锂电池，采用电流I0进行恒流充电，将所述锂电池充电至电压为U1，然后静置；步骤二：从电压U1开始，采用电流I1作为起始电流进行充电，充电过程中对所述锂电池的电压U2数据进行采样，每当连续两次采样的电压数据的差值为设定值△U时，将电流调节至电流I2，继续充电至U2等于所述锂电池的充电电压目标值U0；步骤三：以电流I3、电压U0对所述锂电池进行恒压充电，截止电流I4，完成对所述锂电池的预充电。2.如权利要求1所述锂电池预充电方法，其特征在于：步骤一中所述电流I0为0.1-0.4C。3.如权利要求1所述锂电池预充电方法，其特征在于：步骤一中所述静置时间为3-6min。4.如权利要求1所述锂电池预充电方法，其特征在于：步骤二中所述电流I1为0.5-2.5C。5.如权利要求1所述锂电池预充电方法，其特征在于：步骤二中所述电压U2数据的采样周期为0.1-0.5s。6.如权利要求1所述锂电池预充电方法，其特征在于：步骤二中所述设定值△U为0.03-0.05V。7.如权利要求1所述锂电池预充电方法，其特征在于：步骤二中所述电流I2=I1-3×（U2/U0）×I0；所述U2为所述连续两次采样的电压数据中的较大值。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：余铧超，侯峰，蓝玉霞，姜彩虹，王玉娇，
申请(专利权)人：深圳市比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44