一种锂离子电池的充电方式制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池充电方式，尤其适用于0‑15℃低温下锂离子电池的多次循环充电使用。该方法通过在电芯容量一定的情况下，设置充电电流的初始值和充电时间的初始值，设定等比或等差数列的形式，根据设置有模拟电路的处理器计算出充电循环次数，之后在该循环次数之内，对锂离子电池使用分步逐渐增大的正脉冲电流搭配小的负脉冲电流和静置的充电方式充电，达到减小锂离子电池极化的几率，同时提高锂离子电池的使用寿命。使用该方法对锂离子电池进行多次循环充电之后，其容量保持率较高，达到93％以上。

A Charging Method for Lithium Ion Batteries

The invention provides a charging method for lithium ion batteries, which is especially suitable for multiple cycle charging of lithium ion batteries at low temperatures of 0 15 (?) In this method, the initial value of charging current and charging time are set, the form of equal ratio or equal difference series is set, and the number of charging cycles is calculated according to the processor with analog circuit. Within this number of cycles, the positive pulse current with increasing step by step is used for lithium-ion batteries with small negative pulse current and static position. The lithium-ion battery can be charged in a charging mode to reduce the polarization probability of the lithium-ion battery and improve the service life of the lithium-ion battery. After recharging lithium-ion batteries with this method for several times, the capacity retention rate of lithium-ion batteries is higher, reaching more than 93%.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池的充电方式
本专利技术属于电池充电
，特别涉及一种锂离子电池的充电方式。
技术介绍
锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。当对锂离子电池进行充电时，正极有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当电池放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。锂电池放电电流不能过大，过大的电流导致电池内部发热，有可能会造成永久性的损害。锂电池内部存储电能是靠电化学一种可逆的化学变化实现的，过度的放电会导致这种化学变化有不可逆的反应发生。研究发现表明，锂离子电池在循环后期容量衰降加速与金属锂在负极表面的沉积有很大的关系。金属锂在负极的沉积是锂离子电池经常遇到的问题，石墨负极的嵌锂电势与金属锂的电势非常接近，因此在一些极端情况下，例如大倍率和低温充电可能会使得石墨负极的电势成为负电势，从而导致金属锂在负极表面析出。以前一般认为只有在极端情况下，金属锂的沉积才会发生，但是最近的研究发现，在常规的循环条件下，经过一段时间的循环，也会导致金属锂在负极表面析出。析出的金属锂会导致电解液分解，导致SEI膜增厚，使得负极的孔隙率降低，影响锂离子电池的性能，部分金属锂会失去与导电网络的连接，从而形成死锂，在严重的情况下，这些金属锂甚至会形成金属锂枝晶，严重威胁锂离子电池的安全。锂离子电池充电性能受温度影响极大，目前对锂离子电池普遍采用的充电方式是在不同温度下采用不同的充电电流，如图1所示，现在的锂离子电池的应用条件是在不同温度下用相应合适的充电电流，以避免因负极析锂降低电池的寿命。一般的充电规格为0-15℃温度下采用0.2C的恒流电流充电；15-45℃温度下采用1.0C的恒流电流充电；45-60℃温度下采用0.5C的恒流电流充电。但在实际的应用市场上，目前使用的充电管理模块并不能很好的实现稳定的0.2C的恒流充电电流，特别是在低温环境下。过高的充电电流会造成负极片锂沉积，影响电池使用寿命，并带来安全隐患。中国专利CN108023130A公开以一种锂离子电池充电优化方法，包括：使用预先确定的第一阶段充电倍率对锂离子电池恒流充电，当电压达到锂离子电池充电截止电压时，使用第二阶段充电倍率对电池恒流充电，直至电压达到锂离子电池的充电截止电压，再次更换为第三阶段充电倍率对电池恒流充电，充电至锂离子电池截止电压后，使用第四阶段充电倍率对电池恒流充电，电压达到锂离子电池充电截止电压时，使用该截止电压对电池进行短时恒压充电，恒压充电达到预定充电时间时停止充电。该专利通过设定不同阶段的充电截止电压，以分阶段控制电池的充电过程，同时充电电流采用衰减的机理，以期达到提高锂离子电池充电效率的目的，但是，在实际应用中，锂离子电池充电时的等效电路模型设置相对复杂，使用成本相对较高，同也无法保证锂离子电池在低温下的正常使用状态。中国专利CN107871910A公开了一种锂离子电池充电方式，包括：以电流Ia对电池恒流充电至容量2-10％，然后静置，静置为时间ta；以电流Ib对电池继续恒流充电至容量40-70％，然后静置，静置时间为tb；以电流Ic将电池继续恒流充电至容量80-95％，然后静置，静置时间为tc；以及以恒压充电至电池容量的100％；其中Ib>Ia,Ic。该专利公开的方法显然是简单地将锂离子电池的整个充电过程分为多个阶段进行，防止锂离子电池过充，但是，该方法直接导致的结果就是充电时间过长，而且充电过程无法定量把控，充电效率较低。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种锂离子电池的充电方式，尤其适用于0-15℃低温下锂离子电池的多次循环充电使用。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种锂离子电池的充电方式，包括以下步骤：使用第一充电电流对锂离子电池充电第一充电时间；充电结束后静置预设时间，之后对锂离子电池进行恒流放电；放电结束后再次静置预设时间，之后使用第二充电电流对锂离子电池进行二次充电，所述二次充电的时间为第二充电时间；静置预设时间后，再次对锂离子电池进行恒流放电；放电结束后再次静置预设时间，之后使用第三充电电流对锂离子电池进行三次充电，所述三次充电的时间为第三充电时间；以此方法循环，直至锂离子电池电压达到充电截止电压，之后保持所述充电截止电压直至锂离子电池的充电电流达到充电截止电流；其中，所述第一充电电流小于第二充电电流，所述第二充电电流小于第三充电电流，所述第一充电时间大于第二充电时间，所述第二充电时间大于第三充电时间。进一步地，设置充电电流包括Ia1、Ia2、Ia3、......、Ian，所述充电电流为逐项递增数列；优选地，所述数列为逐项递增等差数列或逐项递增等比数列，所述Ia1大于0，公差大于0，公比大于1。进一步地，所述Ia1最小值为0.01C，所述Ian最大值为2C。进一步地，设置充电时间包括ta1、ta2、ta3、......、tan，所述充电时间为逐项递减数列；优选地，所述数列为逐项递减等差数列或逐项递减等比数列，所述ta1大于0，tan大于0，公差小于0，公比取值为0-1。进一步地，所述ta1最大值为600s，tan最小值为0.1s。进一步地，当已知的锂离子电池的充电电流值或充电时间值根据等差数列设置，其循环周期的计算关系如下：Ia1*ta1+Ia2*ta2+Ia3*ta3+......+Ian*tan-Ib*t2*(n-1)＝C；Ian＝Ia1+(n-1)*DI等差；Tan＝ta1+(n-1)*Dt等差；其中，Ia1、Ia2、Ia3、......、Ian为逐渐增大的充电电流数列，ta1、ta2、ta3、......、tan为逐渐减少的充电时间，所述Ia1为初始充电电流，大于0；所述DI等差为公差，大于0；所述ta1大于0，tan大于0，Dt等差为公差，小于0。进一步地，当已知的锂离子电池的充电电流值或充电时间值根据等比数列设置，其循环周期的计算关系如下：Ia1*ta1+Ia2*ta2+Ia3*ta3+......+Ian*tan-Ib*t2*(n-1)＝C；Ian＝Ia1*QI等比n-1；Tan＝ta1*Qt等比n-1；其中，Ia1、Ia2、Ia3、......、Ian为逐渐增大的充电电流数列，ta1、ta2、ta3、......、tan为逐渐减少的充电时间，所述Ia1为初始充电电流，大于0；所述QI等比为公比，大于1；所述ta1大于0，Qt等比为公比，取值范围为0-1。进一步地，所述充电完成后的静置时间和放电完成后的静置时间相等或不等；所述静置时间的范围是0.5s-10s；设置每次充电完成后的静置时间相等；和/或，设置每次放电完成后的静置时间相等。进一步地，所述放电电流的范围为0.02C-0.2C，设置每次放电电流相等；和/或，所述放电时间的范围为0.1s-20s，设置每次放电时间相等；和/或，所述充电截止电压为3.4V-4.5V，所述充电截止电流为0.01C-0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池的充电方式，其特征在于，包括以下步骤：使用第一充电电流对锂离子电池充电第一充电时间；充电结束后静置预设时间，之后对锂离子电池进行恒流放电；放电结束后再次静置预设时间，之后使用第二充电电流对锂离子电池进行二次充电，所述二次充电的时间为第二充电时间；静置预设时间后，再次对锂离子电池进行恒流放电；放电结束后再次静置预设时间，之后使用第三充电电流对锂离子电池进行三次充电，所述三次充电的时间为第三充电时间；以此方法循环，直至锂离子电池电压达到充电截止电压，之后保持所述充电截止电压直至锂离子电池的充电电流达到充电截止电流；其中，所述第一充电电流小于第二充电电流，所述第二充电电流小于第三充电电流，所述第一充电时间大于第二充电时间，所述第二充电时间大于第三充电时间。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的充电方式，其特征在于，包括以下步骤：使用第一充电电流对锂离子电池充电第一充电时间；充电结束后静置预设时间，之后对锂离子电池进行恒流放电；放电结束后再次静置预设时间，之后使用第二充电电流对锂离子电池进行二次充电，所述二次充电的时间为第二充电时间；静置预设时间后，再次对锂离子电池进行恒流放电；放电结束后再次静置预设时间，之后使用第三充电电流对锂离子电池进行三次充电，所述三次充电的时间为第三充电时间；以此方法循环，直至锂离子电池电压达到充电截止电压，之后保持所述充电截止电压直至锂离子电池的充电电流达到充电截止电流；其中，所述第一充电电流小于第二充电电流，所述第二充电电流小于第三充电电流，所述第一充电时间大于第二充电时间，所述第二充电时间大于第三充电时间。2.根据权利要求1所述的充电方式，其特征在于，设置充电电流包括Ia1、Ia2、Ia3、......、Ian，所述充电电流为逐项递增数列；优选地，所述数列为逐项递增的等差数列或逐项递增等比数列，所述Ia1大于0，公差大于0，公比大于1。3.根据权利要求2所述的充电方式，其特征在于，所述Ia1最小值为0.01C，所述Ian最大值为2C。4.根据权利要求1所述的充电方式，其特征在于，设置充电时间包括ta1、ta2、ta3、......、tan，所述充电时间为逐项递减数列；优选地，所述数列为等差数列或逐项递减等比数列；所述ta1大于0，tan大于0，公差小于0，公比取值为0-1。5.根据权利要求4所述的充电方式，其特征在于，所述ta1最大值为600s，tan最小值为0.1s。6.根据权利要求2或4所述的充电方式，其特征在于，当已知的锂离子电池的充电电流值或充电时间值根据等差数列设置，其循环周期的计算关系如下：Ia1*ta1+Ia2*ta2+Ia3*ta3+......+Ia...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乾，白羽，戈志敏，戴小勇，
申请(专利权)人：东莞赣锋电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44