对电池进行充电的方法和设备技术

公开了一种对包括多个电池单体的电池进行充电的方法，该方法包括：分别以多个C‑速率对多个电池单体充电；计算多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化和多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化的斜率；以及在其中多个电池单体的电压变化的斜率之间的偏差等于或大于预定基准值的区段中执行多次放电。

Method and equipment for charging batteries

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对电池进行充电的方法和设备
相关申请的交叉引用本申请要求于2017年11月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0150907号的优先权和权益，通过引用将该专利申请的全部内容结合在此。本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种对电池进行充电的方法和设备。
技术介绍
近来，人们对能量存储技术越来越感兴趣。其中，能够容易充电/放电的可再充电电池的开发已成为兴趣的焦点。因为可再充电电池具有可减少化石燃料使用的主要优点和完全不产生由于能量的使用而导致的副产品，所以可再充电电池作为改善环境友好性和能量效率的新能源受到关注。在现在广泛使用的可再充电电池之中，与相关技术中的使用含水电解质溶液的诸如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和硫酸铅电池之类的可再充电电池相比，锂离子电池由于具有更高的工作电压和高得多的能量密度的优点而在各领域中引起关注。随着诸如移动电话或膝上型计算机之类的便携式电子设备的发展，对作为便携式电子设备的能源的可再充电电池的需求急剧增加。近年来，已经实现使用可再充电电池作为混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)的电源。因此，已对能够满足各种需求的可再充电电池进行了大量研究，特别是，对具有高能量密度、高放电电压和高输出的锂可再充电电池的需求正在增加。用在电动车辆等中的锂可再充电电池需要具有高能量密度和能够在短时间内表现出高输出的特性，并且需要在短时间内利用大电流对电池进行反复充电和放电的苛刻条件下可用10年或更长时间，使得不可避免地要求锂可再充电电池的输出特性和长寿命特性远优于相关技术中的小型锂可再充电电池的输出特性和长期寿命特性。特别是，快速充电往往取决于负极的性质。因此，必须防止负极的过度充电，降低负极的电阻并且增加充电状态，从而防止在负极的表面上发生锂金属的沉淀。因而，需要开发在快速充电环境下防止负极特性劣化并且加速锂离子在活性材料中扩散的电解质。特别是，顾名思义使用锂(Li)的电池的锂可再充电电池具有很高的能量密度且并较轻，但是缺点在于锂可再充电电池可容易形成枝晶，因而是危险的。具体来说，通过在对电池进行充电时从正极释放的Li离子移动至负极的过程，电力得到存储。在该过程中，在充电的初始阶段从正极释放的Li离子通过电解质进入负极，并且在材料之间的界面处发生极化现象，这导致了过电压。此时，如果与流动的电流量相比，可移动的离子不足，则锂离子由于过电压而沉淀。锂沉淀不仅由锂离子的移动引起，而且还由电阻引起，离子的移动与电极的孔隙率等密切相关。孔隙率越高，Li离子的迁移率越大，但电接触表面的高度减小，使得需要适当调节孔隙率(porosity)，但很难适当调节孔隙率。特别是，存在高孔隙率自然导致低能量密度的问题。由于该原因，将使用Li金属(Li-metal)作为负极的可再充电电池商业化的第一次尝试由于安全性问题而失败。此外，由于已沉淀的锂金属周围的副反应而导致大量副产物累积，并且循环(cycle)性能劣化，在严重的情况下，副产物可冲破隔膜，从而引起微小短路(short)，并且导致爆炸等。因而，许多研究人员已经设计出一种抑制这种Li镀敷(Li-plating)的方法，但是在目前需要越来越高的能量密度的情况下还没有获得令人满意的结果。特别是，当在需要快速充电的可再充电电池中离子电导率降低时，由于与流动的电流量相比离子不足，导致在负极处产生过电压，结果，负极表面上的Li镀敷可恶化。因此，需要一种在不引起Li镀敷的情况下实现快速充电的技术。
技术实现思路
技术问题本专利技术致力于提供一种具有缩短充电时间的优点的对电池进行充电的方法和设备。本专利技术还致力于提供一种具有在抑制电池的Li镀敷的同时缩短充电时间的优点的对电池进行充电的方法和设备。本专利技术还致力于提供一种具有在防止电池的过电压的同时缩短充电时间的优点的对电池进行充电的方法和设备。本专利技术还致力于提供一种具有改善的容量保持的对电池进行充电的方法和设备。技术方案本专利技术的一个示例性实施方式提供了一种对包括多个电池单体的电池进行充电的方法，所述方法包括：分别以多个C-速率(C-rate)对所述多个电池单体进行充电；计算所述多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化(dV/dQ)和所述多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化的斜率；以及在其中所述多个电池单体的电压变化的斜率之间的偏差等于或大于预定基准值的区段中执行多次放电。此外，在其中所述多个电池单体的电压变化的斜率之间的偏差等于或大于预定基准值的区段中执行多次放电可包括：以脉冲(pulse)形式在所述区段中执行多次放电。此外，以脉冲形式在所述区段中执行多次放电可包括：以脉冲形式在所述区段中执行比预先设定的预定次数多的次数的多次放电。此外，所述方法可进一步包括：在所述区段之后以脉冲形式执行多次放电。本专利技术的另一个示例性实施方式提供了一种对包括多个电池单体的电池进行充电的设备，其中对电池进行充电的所述设备配置为：分别以多个C-速率(C-rate)对所述多个电池单体进行充电，计算所述多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化(dV/dQ)和所述多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化的斜率，以及在其中所述多个电池单体的电压变化的斜率之间的偏差等于或大于预定基准值的区段中执行多次放电。此外，配置为在其中所述多个电池单体的电压变化的斜率之间的偏差等于或大于预定基准值的区段中执行多次放电的对电池进行充电的所述设备可以是配置为以脉冲(pulse)形式在所述区段中执行多次放电的对电池进行充电的设备。此外，配置为以脉冲形式在所述区段中执行多次放电的对电池进行充电的所述设备可以是以脉冲形式在所述区段中执行比预先设定的预定次数多的次数的多次放电的对电池进行充电的设备。此外，所述设备可进一步配置为在所述区段之后以脉冲形式执行多次放电。有益效果根据本专利技术的示例性实施方式，提供了一种能够缩短充电时间的对电池进行充电的方法和设备。此外，根据本专利技术的示例性实施方式，提供了一种能够在抑制电池的Li镀敷的同时缩短充电时间的对电池进行充电的方法和设备。此外，根据本专利技术的示例性实施方式，提供了一种能够在防止电池的过电压的同时缩短充电时间的对电池进行充电的方法和设备。此外，根据本专利技术的示例性实施方式，提供了一种具有改善的容量保持的对电池进行充电的方法和设备。附图说明图1是图解根据相关技术中的恒流恒压(CCCV)充电方法，充电电流与充电电压之间的关系的示图。图2是图解在根据本专利技术一示例性实施方式的充电方法中，相对于充电状态的充电电压轮廓和电压变化的曲线图。图3是图解在根据本专利技术一示例性实施方式的充电方法中，在敏感区段中相对于充电容量的充电电压轮廓的曲线图。图4是图解在根据本专利技术另一示例性实施方式的充电方法中，在敏感区段之后相对于充电容量的充电电压轮廓的曲线图。图5是图解在根据本专利技术一示例性实施方式的充电方法中，相对于循环次数的放电容量的曲线图。图6是图解在根据本专利技术一示例性实施方式的充电方法中，相对于循环次数的能量保持的曲线图。具体实施方式相关技术中的电池充电方法包括：从充电的初始阶段到完成阶段以恒定电流对电池进行充电的恒流(CC)方法、从充电的初始阶段到完成阶段以恒定电压对电池进行充电的恒压(CV)方法、以及在充电的初始阶段以恒定电流对电池进行充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对包括多个电池单体的电池进行充电的方法，所述方法包括：分别以多个C‑速率(C‑rate)对所述多个电池单体进行充电；计算所述多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化(dV/dQ)和所述多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化的斜率；以及在其中所述多个电池单体的电压变化的斜率之间的偏差等于或大于预定基准值的区段中执行多次放电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.11.13 KR 10-2017-01509071.一种对包括多个电池单体的电池进行充电的方法，所述方法包括：分别以多个C-速率(C-rate)对所述多个电池单体进行充电；计算所述多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化(dV/dQ)和所述多个电池单体中的每一个电池单体的电压变化的斜率；以及在其中所述多个电池单体的电压变化的斜率之间的偏差等于或大于预定基准值的区段中执行多次放电。2.根据权利要求1所述的方法，其中：在其中所述多个电池单体的电压变化的斜率之间的偏差等于或大于预定基准值的区段中执行多次放电包括：以脉冲(pulse)形式在所述区段中执行多次放电。3.根据权利要求2所述的方法，其中：以脉冲形式在所述区段中执行多次放电包括：以脉冲形式在所述区段中执行比预先设定的预定次数多的次数的多次放电。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：在所述区段之后以脉冲形式执行多次放电。5.一种对包...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴智映，朴必圭，尹贵燮，李邵罗，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR