一种动力锂电池破障机及动力锂电池充电方法技术

本申请公开了一种动力锂电池破障机及动力锂电池充电方法，该动力电池破障机包括：直流供电模块以及动力锂电池高频充放电模块；所述动力锂电池高频充放电模块的工作频率大于或等于100万Hz；所述动力锂电池高频充放电模块通过充放电修复动力锂电池。本申请能够成功化解锂电池晶枝带来的锂电池衰减问题，延长锂电池使用寿命。电池使用寿命。电池使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种动力锂电池破障机及动力锂电池充电方法


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，尤其涉及一种动力锂电池破障机及动力锂电池充电方法。

技术介绍

[0002]电池破障是一种谐振原理的电池修复手段，对传统的铅酸电池进行修复时也会采用这种技术手段，例如使用脉冲充电修复铅酸电池。鉴于前人的经验，从锂电池大规模应用以后，人们也期望利用电池破障技术对锂电池进行修复，但没有取得成功。由于锂电池采全封闭设计，无法进行补液，因此行业内共识认为锂电池的寿命衰减是一种不可逆现象。
[0003]锂离子电池是一项伟大的专利技术，理论上曾经被认为寿命无穷。但事实上，锂离子电池同样会衰减，除了漏液、漏气类导致原材料损耗的工艺问题外，其深层次的材料级衰减一直是一个谜。
[0004]学术界和工业界经过长期研究，确认微枝晶是诱发锂电池衰减的最主要原因，也是安全问题的主要因素，其发生机理并不复杂。在充放电过程中，六氟磷锂电解液作为锂离子的载体，在离子漂移的过程中，受各种环境因素的干扰如温度、充放电功率等均会发生锂离子还原现象，形成各种微小的枝晶，俗称析锂。锂电池正负极材料的涂层在集流体上表面看十分平滑，从微观层面看还是存在凹凸不平，带正电的锂离子会产生尖端电荷积聚效应，类似于避雷针原理中的尖端集聚。如果充电过程过快，一旦离子获取电子就会还原成金属锂形成SMI膜并生长，也就是枝晶；同样地，如果放电过程过快，也存在类似情况。所以，电池修复的核心就是通过特定的外充电、放电手段结合电池管理协同化解枝晶，延长锂电池的使用寿命。

技术实现思路
<br/>[0005]有鉴于此，本申请提出了一种电池破障机及锂电池充电方法，以化解锂电池晶枝，延长锂电池试用寿命。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种动力锂电池破障机，该动力锂电池包括多个锂电池单元，该动力锂电池破障机包括：直流供电模块以及动力锂电池高频充放电模块；所述动力锂电池高频充放电模块的工作频率大于或等于100万Hz(可诱发离子级别的谐振)；
[0007]所述动力锂电池高频充放电模块通过充放电修复动力锂电池。
[0008]优选地，其中直流供电模块包括升压变压器以及全整流器，全整流器输出端连接电阻和电容构成的回路；所述动力锂电池高频充放电模块包括高频放电器和充放电变压器；所述电容与充放电变压器的初级线圈以及高频放电器组成回路，所述充放电变压器的次级线圈与所述动力锂电池并联。
[0009]优选地，所述动力锂电池高频充放电模块还包括充放电电阻，该充放电电阻与所述动力锂电池并联用于限制功率。
[0010]优选地，其中所述升压变压器和/或充放电变压器为磁饱和变压器。
[0011]优选地，该动力锂电池破障机还包括投切开关，所述直流供电模块为充电器；在所述动力锂电池充电达到修复的条件时，将所述投切开关将动力锂电池从充电器切到所述动力锂电池高频充放电模块，由所述动力锂电池高频充放电模块为所述动力锂电池进行修复；
[0012]所述动力锂电池高频充放电模块包括分压电阻和高压电容构建的压控系统，第一压控开关与该压控系统并联，串联的限流隔离单元、第二压控开关和泄电电阻与该压控系统并联；
[0013]当电容到达目标电压，第一压控开关和第二压控开关导通，第一压控开关释放高压电容的电流，所述动力锂电池的电流通过泄电电阻释放；
[0014]当电容下降到不足以导通第一压控开关和第二压控开关，充电器为电容充电，充电电流通过限流隔离单元为所述锂电池充电。
[0015]优选地，该动力锂电池破障机还包括投切开关，所述直流供电模块为充电器；在所述动力锂电池充电达到修复的条件时，将所述投切开关将动力锂电池从充电器切到所述动力锂电池高频充放电模块，由所述动力锂电池高频充放电模块为所述动力锂电池进行修复；所述动力锂电池高频充放电模块为高频脉冲发生器，该高频脉冲发生器包括放电电阻。
[0016]优选地，高频谐振充电时的充电电流为300～3000mA范围内进行调整。
[0017]优选地，动力锂电池高频充放电模块的工作频率大于或等于200万Hz，且小于或等于800万Hz。
[0018]本申请提供了一种动力锂电池充电方法，该方法包括：
[0019]对动力锂电池进行大功率充电，其中每个锂电池单元的充电功率符合快充要求；
[0020]在动力锂电池达到目标电压后，对动力锂电池进行高频谐振充电，并且对锂电池单元进行高频谐振充电，其中频率大于或等于100万Hz；
[0021]对动力锂电池进行恒压充电。
[0022]优选地，磷酸铁锂电池的目标电压V＝n*3.55，三元锂电电池或锰酸锂电池的目标电压V＝n*4.15，其中n为串联的锂电池单元的数量。
[0023]优选地，高频谐振充电时的充电电流为300～3000mA范围内进行调整。
[0024]优选地，磷酸铁锂的恒压充电电压为V＝3.5～3.55v*n，三元锂电池或锰酸锂电池的恒压充电V＝4.17～4.18*n，其中n为串联的锂电池单元的数量。
[0025]根据本申请的技术方案，能够打破“电池衰减不可逆”的行业共识，成功化解锂电池晶枝带来的锂电池衰减问题，延长锂电池使用寿命。本申请的技术方案无需拆包分解系统，利用正常的充放电过程得以实现，在线延长电池寿命并规避安全隐患，具有极大的战略价值。
[0026]本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0027]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
[0028]图1为本申请提供的高频破障发生器示意图；
[0029]图2为本申请提供的高脉冲充放电回路示意图；
[0030]图3为本申请提供的锂电池修复组件示意图。
具体实施方式
[0031]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及各个实施方式中的特征可以相互组合。
[0032]下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。
[0033]传统铅酸电池利用数千赫兹的脉冲进行修复，但该频率不能满足锂电池的需求。锂离子达到了原子尺度下的颗粒，必须要达到兆赫级别的谐振脉冲频率，同时还要结合充放同步的筛震效应才有可能破解微观尺度的SMI膜。因此，对于动力锂电池(简称锂电池)修复而言，需要在特定条件下才能实现电池修复。核心的技术在于诱发原子尺度的谐振，实现高频脉冲修复。但是，现有的电子开关难以达到兆赫兹级别的频率，即使高性能的IGBT也只能达到十几万赫兹的频率，因此需要专门的电子电路。
[0034]为了获取高品质的脉冲电流，作为一种实现方式，本申请的破障机采用了打火器原理，即著名的“特斯拉线圈”理论。如图1所示，当交流电源11利用升压变压器12升压(2000V)，然后通过全桥整流器13整流，获得一个高压直流电，再通过一个主电容15反复充放来平衡；全桥整流器输出连接有直流限流电阻14，电阻的取值用于限制功率；电池在修复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力锂电池破障机，该动力锂电池包括多个锂电池单元，其特征在于，该动力锂电池破障机包括：直流供电模块以及动力锂电池高频充放电模块；所述动力锂电池高频充放电模块的工作频率大于或等于100万Hz；所述动力锂电池高频充放电模块通过充放电修复动力锂电池。2.根据权利要求1所述的动力锂电池破障机，其特征在于，其中直流供电模块包括升压变压器以及全整流器，全整流器输出端连接电阻和电容构成的回路；所述动力锂电池高频充放电模块包括高频放电器和充放电变压器；所述电容与充放电变压器的初级线圈以及高频放电器组成回路，所述充放电变压器的次级线圈与所述动力锂电池并联。3.根据权利要求1所述的动力锂电池破障机，其特征在于，所述动力锂电池高频充放电模块还包括充放电电阻，该充放电电阻与所述动力锂电池并联用于限制功率。4.根据权利要求2所述的动力锂电池破障机，其特征在于，其中所述升压变压器和/或充放电变压器为高频磁饱和变压器。5.根据权利要求1所述的动力锂电池破障机，其特征在于，该动力锂电池破障机还包括投切开关，所述直流供电模块为充电器；在所述动力锂电池充电达到修复的条件时，将所述投切开关将动力锂电池从充电器切到所述动力锂电池高频充放电模块，由所述动力锂电池高频充放电模块为通过直流脉冲为所述动力锂电池进行修复；所述动力锂电池高频充放电模块包括分压电阻和高压电容构建的压控系统，第一压控开关与该压控系统并联，串联的限流隔离单元、第二压控开关和泄电电阻与该压控系统并联；当电容到达目标电压，第一压控开关和第二压控开关导通，第一压控开关释放高压电容的电流，所述动力锂电池的电流通过泄电电阻释放；当电容电压下降到不足以导通第一压控开关和第二压控开关，充电器为电容充...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊朝晖，苏林，岳严霜，沈斌，
申请(专利权)人：常州智戌新能源电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：