一种锂硫电池的脉冲充电技术制造技术

本发明专利技术公开了一种锂硫电池的脉冲充电技术，属于电池充电技术领域。所述充电技术包括两种技术方案：负脉冲电流逐渐减小且固定充电电流的脉冲充电；脉冲静置时间逐渐缩短且固定充电电流的脉冲充电。与现有技术相比，本发明专利技术通过改变脉冲充电频率的方式，显著降低了恒流充电所带来的极化影响，降低电池阴极极化电位，提高了电池的充电速度，进一步挖掘了锂硫电池的充电潜能。电池的充电潜能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂硫电池的脉冲充电技术


[0001]本专利技术属于电池充电
，具体涉及一种锂硫电池的脉冲充电技术。

技术介绍

[0002]随着能源和环境问题的日益突出以及电动汽车产业的迅猛发展，传统锂离子电池已经越来越难以满足人们对高能量密度电池的需求。锂硫电池因具有高的理论比容量、成本低以及无污染等特点，被认为是最有发展潜力的新一代高能量密度电池体系之一。然而，仍然有许多问题制约了锂硫电池的发展与广泛应用。这些问题包括硫及其还原产物Li2S的电子、离子电导率差，循环过程中不溶性Li2S的积累，充放电过程中正极内不均匀的硫反应以及锂负极上的不均匀反应甚至产生锂枝晶等，导致了锂硫电池的循环寿命差，阻碍其商业化进程。
[0003]为了减缓循环过程中不溶性Li2S的积累，减少电极上的不均匀反应以及抑制锂枝晶的生长，除了进行电池化学体系的优化外，通过发展符合锂硫电池特点的脉冲充电技术，也是解决这些问题的途径之一。由于不溶性Li2S和Li2S2的存在，锂硫电池在充电过程中的极化呈现出了由大变小的趋势。根据锂硫电池充电过程极化的变化特点，本专利技术提供了一种涉及锂硫电池的脉冲充电技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种锂硫电池的脉冲充电技术，通过降低电池充电过程的极化，提高电池充电速度，同时能够减缓循环过程中不溶性Li2S的积累，减少电极上的不均匀反应以及抑制负极锂枝晶的生长。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种锂硫电池的脉冲充电技术，其为脉冲电流逐渐减小且固定充电电流的脉冲充电方式；或者，其为脉冲静置时间逐渐缩短且固定充电电流的脉冲充电方式。
[0007]所述充电技术具体方案包括以下步骤(S1)
‑
(S2)：
[0008](S1)设定一个充电电流值I
c
、一个充电时间值t
c
、一组逐渐减小的负脉冲电流值I
d
{I
d1
,I
d2
,I
d3
,.....,I
dn
}或者一组逐渐减小的脉冲静置时间值t
r
{t
r1
,t
r2
,t
r3
,
……
,t
rn
}、一个放电时间值t
d
，设定一个截止电压V
max
；
[0009](S2)电池第一个脉冲充电的充电电流为I
c
、充电时间为t
c
，然后电池放电或者静置，如对电池放电则放电电流I
d1
、放电时间t
d
，如对电池静置则静置时间为t
r1
；进行电池第二个脉冲充电的充电电流为I
c
、充电时间为t
c
，然后电池放电或者静置，如对电池放电则放电电流I
d2
、放电时间t
d
，如对电池静置则静置时间为t
r2
；依次进行至电池进行第n个脉冲充电，充电电流为I
c
，充电时间为t
c
，然后电池放电或者静置，如进行放电则放电电流I
dn
、放电时间t
d
，如进行静置则静置时间为t
rn
；如此循环，直至电池电压达到截止电压V
max
。
[0010]步骤(S2)中，电池负脉冲电流逐渐减小，其中I
d1
值最大。
[0011]步骤(S2)中，电池脉冲静置时间逐渐减小，其中t
r1
值最大。
[0012]步骤(S1)中，充电电流I
c
为固定值，在0.05C～10C范围内。
[0013]步骤(S1)中，充电时间值t
c
在0.1s～30s范围内。
[0014]步骤(S1)中，放电电流值{I
d1
,I
d2
,I
d3
,.....,I
dn
}在0C～0.2C范围内。
[0015]步骤(S1)中，放电时间值t
d
在0.01s～5s范围内。
[0016]步骤(S1)中，静置时间值t
r
{t
r1
,t
r2
,t
r3
,
……
,t
rn
}在0.01s～30s范围内。
[0017]将电池置于
‑
60～60℃环境中之后，再对电池进行步骤(S2)的充电过程。
[0018]本专利技术所述的脉冲静置时间逐渐减小且固定充电电流的脉冲充电，脉冲静置时间逐渐减小，而脉冲充电电流值和每一个脉冲充电时间值都为定值。
[0019]本专利技术所述的负脉冲电流逐渐减小且固定充电电流的脉冲充电，负脉冲电流值逐渐减小，而脉冲充电电流值、每一个脉正冲充电时间值以及每一个负脉冲时间值都为定值。
附图说明
[0020]图1为脉冲静置时间逐渐减小且固定充电电流的脉冲充电。
[0021]图2为负脉冲电流逐渐减小且固定充电电流的脉冲充电。
[0022]图3为实施例1与对比例充电曲线图。
[0023]图4为实施例2与对比例充电曲线图。
[0024]图5为实施例与对比例的循环性能曲线。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的技术方案能够被更好的理解，下面结合具体实施例子对本专利技术的内容进行进一步的阐述。
[0026]本专利技术所有的实施例和对比例所采用的电池体系一致，且所有电池的实际容量都在1.0～1.1mAh范围内。阴极为以有序介孔碳为载硫体的硫正极，负极为金属锂，还包括隔离膜和电解液，通过电池组装、活化等工艺得到扣式电池。其中，在阴极的制备过程中，首先需要将有序介孔碳和硫粉以7：3的重量比例充分混合，然后将混合材料置于155℃的反应釜中12小时，待冷却后与PVDF、导电碳黑以8：1：1的重量比例混合均匀，以N
‑
甲基吡咯烷酮为溶剂制备获得。隔离膜为微孔性PP类薄膜，电解液为锂盐三氟甲基磺酸亚胺锂溶解于1,3
‑
二氧环烷/1,2
‑
二甲氧基乙烷(DOL/DME，体积比＝1:1)中，添加2wt％的LiNO3添加剂，其中锂盐溶度为1mol/L。另外，本专利技术所有测试都是在常温25℃的环境中进行，电压测试范围均为1.7
‑
2.8V。
[0027]本专利技术实施例与对比例的实施方式内容，具体如下：
[0028]对比例1
[0029]恒流充放电，且充电电流和放电电流均为0.5C。
[0030]实施例1
[0031]脉冲静置时间逐渐减小且固定充电电流大小的脉冲充电，参考图1，该技术的特点是脉冲静置时间I
r
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池的脉冲充电技术，其特征在于：所述充电技术为脉冲电流逐渐减小且固定充电电流的脉冲充电方式；或者，所述充电技术为脉冲静置时间逐渐缩短且固定充电电流的脉冲充电方式。2.根据权利要求1所述的锂硫电池的充电技术，其特征在于：所述充电技术具体方案包括以下步骤(S1)
‑
(S2)：(S1)设定一个充电电流值I
c
、一个充电时间值t
c
、一组逐渐减小的负脉冲电流值I
d
{I
d1
,I
d2
,I
d3
,.....,I
dn
}或者一组逐渐减小的脉冲静置时间值t
r
{t
r1
,t
r2
,t
r3
,
……
,t
rn
}、一个放电时间值t
d
，设定一个截止电压V
max
；(S2)电池第一个脉冲充电的充电电流为I
c
、充电时间为t
c
，然后电池放电或者静置，如对电池放电则放电电流I
d1
、放电时间t
d
，如对电池静置则静置时间为t
r1
；进行电池第二个脉冲充电的充电电流为I
c
、充电时间为t
c
，然后电池放电或者静置，如对电池放电则放电电流I
d2
、放电时间t
d
，如对电池静置则静置时间为t
r2
；依次进行至电池进行第n个脉冲充电，充电电流为I
c
，充电时间为t
c
，然后电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，郭震强，胡广剑，吴敏杰，成会明，
申请(专利权)人：沈阳国科新能源材料与器件产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：