一种锂离子电池低温充电方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池低温充电方法，包括如下步骤：（1）用电流I1以恒流的方式将电池充电至预设电位V1，静置时间为t1；（2）用电流I2以恒流的方式将电池充电至预设电位V2，然后在此电位下恒压充电至电流下降到I3；（3）用电流I3以恒流的方式将电池充电至截止电压V3，然后在此电位下恒压充电至电流下降到I4。本发明专利技术在不改变电池原有结构的情况下，通过改变低温充电方式，达到改善电池低温性能的效果。通过本发明专利技术的充电方式，在最大化降低低温充电时间的同时，避免低温充电过程中的负极析锂。

A low temperature charging method of lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池低温充电方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池低温充电方法。
技术介绍
锂离子电池通过Li+在正负极之间的迁移来实现化学能与电能的相互转化。随着锂离子电池应用范围的不断扩展，应用端对锂离子电池在低温下的充放电性能的要求越来越高。随着使用温度的降低，锂离子电池正负极的动力学条件变差，电解液粘度上升，电导率下降，这些因素将导致锂离子电池在低温下的性能急剧下降。更为严重的是在低温下充电将可能导致负极析锂，不仅会造成电池性能急剧劣化，还会造成严重的安全隐患。为了避免析锂风险，企业在低温下，一般使用较小的充电电流（如0.2C）对电池进行充电，但这种操作，必将导致充电时间的延长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池低温充电方法，在最大化降低低温充电时间的同时，避免低温充电过程中的负极析锂。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种锂离子电池低温充电方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）用电流I1以恒流的方式将电池充电至预设电位V1，静置时间为0～5min；（2）用电流I2以恒流的方式将电池充电至预设电位V2，然后在此电位下恒压充电至电流下降到I3；（3）用电流I3以恒流的方式将电池充电至截止电压V3，然后在此电位下恒压充电至电流下降到I4。上述方案中，所述预设电位V1<V2<V3，其中V1大于企业规定的下限电压，且V1=V2-0.15，V2为电池出现析锂的临界电位，V3等于企业规定的上限电压。所述电流I1＞I2＞I3＞I4，其中I1为企业规定的电池在25℃下所能承受的最大持续充电电流，I2=0.5I1，0.2C≥I3，0.08C≥I4≥0.05C。上述方案中，所述临界电位V2通过以下步骤确：（A）取n只型号相同且常温下任意两个电池间内阻差异小于预设阀值0.03mΩ的电池作为实验电池，其预设静置时间为24～36h，以0.33C放电至企业规定的下限电压；（B）将实验电池放置在-10℃～5℃温度下静置预设的时间后，用电流I2以恒流的方式将每个实验电池分别充电至预设的电压，然后在此电位下恒压充电至电流下降到I3；（C）静置，观察电池的电压随时间变化的趋势，若电压在下降过程中出现了明显的平台，则该电池对应的电压不符合要求；（D）拆解不符合要求的电池，确认负极极片是否析锂。进一步的，实验电池预设的电压为：V2x=V3-(n-x)*ΔV；其中，0<ΔV<0.1V，n表示实验电池总数，x表示当前实验电池序号。由上述技术方案可知，本专利技术所述的锂离子电池低温充电方法，在不改变电池原有结构的情况下，通过改变低温充电方式，达到改善电池低温性能的效果。通过本专利技术的充电方式，在最大化降低低温充电时间的同时，避免低温充电过程中的负极析锂。附图说明图1是本专利技术实施例1电芯对应的充电曲线图；图2是本专利技术对比例1电芯对应的充电曲线图；图3是本专利技术实施例2对应的充电曲线图；图4是本专利技术对比例2对应的充电曲线图；图5是本专利技术的方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：本专利技术提及的锂离子电池未在材料和结构上做出改进，仅通过充电方式的优化来改善其低温性能。实施例1：选择一款容量为50Ah三元电芯（正极材料为NCM622，负极材料为人造石墨，导电胶为SP和CNTs，粘结剂为PVDF和CMC、SBR）为实验对象，在0℃进行低温充电。该款电芯企业规定的25℃下最大充电电流为100A(2C)。用本专利技术提供的确定电池临界析锂电位的方法，该款电芯在0℃下的临界析锂电位V2=4.05V。通过计算我们可以分别计算出相关数值，即：第一步，使用100A电流以恒流的方式将电池充电至3.9V，静置时间5min；第二步，使用50A以恒流的方式将电池充电至4.05V转恒压充电至电流下降到10A；第三步，用电流10A以恒流的方式将电池充电至截止电压4.2V，转恒压充电至电流下降到2.5A。对比例1：选择同一型号容量为的50Ah三元电芯作为实验对象，按照常规的10A（0.2C）恒流充电至4.2V转恒压充电至电流下降到2.5A(0.05C)。实施例2：选择一款容量为27Ah磷酸铁锂电芯（正极材料为LFP，负极材料为人造石墨，导电胶为SP和CNTs，粘结剂为PVDF和CMC、SBR）为实验对象，在-10℃进行低温充电。该款电芯企业规定的25℃下最大充电电流为54A(2C)。用本专利技术提供的确定电池临界析锂电位的方法，该款电芯在0℃下的临界析锂电位V2=3.5V。通过计算我们可以分别计算出相关数值，即：第一步，使用54A电流以恒流的方式将电池充电至3.45V，静置时间5min；第二步，使用27A以恒流的方式将电池充电至3.5V转恒压充电至电流下降到5.4A；第三步，用电流5.4A以恒流的方式将电池充电至截止电压3.65V，转恒压充电至电流下降到1.35A。对比例2：选择同一型号容量为27Ah磷酸铁锂电芯作为实验对象，按照常规的5.4A（0.2C）恒流充电至3.65V转恒压充电至电流下降到1.35A(0.05C)。由图1-4所示，对比实施例1、2按照本专利技术提供的充电方法得到的结果与对比例1、2按照常规充电方法所得到的结果进行对比,结果如下表所示：实施案例充电时间(min)析锂实施例172无对比实验例1148无实施例295无对比试验例2211.5无以上所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的范围进行限定，在不脱离本专利技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利技术的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本专利技术权利要求书确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池低温充电方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）用电流I1以恒流的方式将电池充电至预设电位V1，静置时间为t1；/n（2）用电流I2以恒流的方式将电池充电至预设电位V2，然后在此电位下恒压充电至电流下降到I3；/n（3）用电流I3以恒流的方式将电池充电至截止电压V3，然后在此电位下恒压充电至电流下降到I4。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池低温充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）用电流I1以恒流的方式将电池充电至预设电位V1，静置时间为t1；
（2）用电流I2以恒流的方式将电池充电至预设电位V2，然后在此电位下恒压充电至电流下降到I3；
（3）用电流I3以恒流的方式将电池充电至截止电压V3，然后在此电位下恒压充电至电流下降到I4。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池低温充电方法，其特征在于：所述预设电位V1<V2<V3，其中V1大于企业规定的下限电压，且V1=V2-0.15，V2为电池出现析锂的临界电位，V3等于企业规定的上限电压。


3.根据权利要求1所述的锂离子电池低温充电方法，其特征在于：所述电流I1＞I2＞I3＞I4，其中I1为企业规定的电池在25℃下所能承受的最大持续充电电流，I2=0.5I1，0.2C≥I3，0.08C≥I4≥0.05C。


4.根据权利要求1所述的锂离子电池低温充电方法，其特征在于：所述静置时间t1为0～5min。


5.根据权利要求2所述的锂离子电池低温充电方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮，吴诺，王丰，张宏立，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34