快速充电方法及充电装置制造方法及图纸

本发明专利技术快速充电方法及装置属于电池装置领域，特别是涉及一种锂离子、聚合物锂离子电池快速充电的方法和充电装置，采用欧姆压降补偿及对不同设计的电池，适当增大电池两极之间的限制电压的方法实现大电流充电时间长，设置的电池限制电压Ｖ↓［ｘ］要大于电池正负极之间的限制电压Ｖ，本发明专利技术简单、有效、实用，易于推广，充电快又能充进尽可能多的电量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术快速充电方法及充电装置属于电池装置领域，特别是涉及一种锂离子、聚合物锂离子电池快速充电的方法和充电装置。
技术介绍
在许多场合需对二次锂电池进行快速充电或应急充电，以能在最短的时间里完成，电池继续使用，不需要备用电池。采用恒流恒压充电时，当恒流充电电池两端电压等于限制电压Vx时，充电自动转为恒压充电，这时充电电流逐渐减小，充电时间长。多年来研究人员提出许多快速充电的方法，有些方法得以在特殊场合应用，有些方法制成的充电器或繁琐、或价格贵，或不适用，而不能推广应用。充电限制电压Vx是对整个电池控制，快速充电希望大电流充电时间长(达到限制电压时间长)，或达到限制电压时充电终止；或恒压时间短，电流还足够大，希望充进尽可能多的电量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种简单方便的方法及装置，采用欧姆压降补偿及适当增大电池两极之间的限制电压的方法实现大电流充电时间长，充入电量多，方法简单、有效、实用，易于推广。本专利技术的目的是通过以下措施来达到快速充电。电池充电时流过电流，电池两端电压由两部分组成，一部分是电池正负极之间的电位差，另一部分是电池欧姆电阻上的压降△V，△V＝I·RΩ，I是充电电流，RΩ是电池的欧姆内阻，是电池内部由于离子、电子的导电阻力引起的。充电时，电池限制电压Vx是对整个电池控制，即Vx＝V+I·RΩ。V是电池两极之间的限制电压。采用欧姆压降补偿的方法补偿掉I·RΩ，即是在两极之间的限制电压V上增加△V＝I·RΩ，使Vx＝V+I·RΩ，即补偿了欧姆压降。V是人为设定的，I是充电直流电流，可以是恒定的，也可以是变化的，RΩ是已知的，生产厂家在电池出厂时都会提供RΩ的指标。本专利技术的充电方法就是先确定电池两极之间的充电限制电压V，设置的电池限制电压Vx要大于电池正负极之间的限制电压V，Vx＝V+I·RΩ。在锂离子二次电池中，电极过程一般是由Li+固相扩散控制，Li+固相扩散速度很慢，因此产生可观的浓差极化。极片上活性物质层厚，浓差极化大，且不均匀，所以，为了保证电池的寿命，以LiCoO2为正极活性物质的锂离子二次电池一般设计两极之间的限制电压为4.2±0.03V，大功率设计的电池极片上活性物质层要薄很多，浓差极化小且均匀性好，因此两极之间充电时的限制电压可适当提高，可在通常的限制电压上提高0～0.3V。功率型电池两极之间的充电限制电压要比容量型电池大，功率型电池两极之间的限制电压人为设定设置为V+I·RΩ，设定电池充电限制电压Vx要大于电池正负极之间的限制电压V，在电池两极之间的限制电压V上再增加△V＝I·RΩ，Vx＝V+I·RΩ+I·RΩ。在电池直流充电时，在两极之间的限制电压V上再增加一个电压值△V。△V＝IRΩ，其中I为充电电流，RΩ是电池的欧姆内阻。充电电流是大于1C(mA)的直流电流，可以是恒定的，也可以不是恒定的。欧姆内阻可以是预先已知的，也可以是充电装置内即时测量的，但都应是用1000Hz交流电测得的电池内阻。大电流充电的电压达到限制电压后持续时间t≥0min。持续时间t＝0min，充电电池达到限制电压就终止充电。t＞0min，一般是限时充电，时间很短，充电电流也会足够大。一般电池制造商给出的内阻偏大，实际使用时，RΩ取制造商给出的内阻乘以80～90％的值。本专利技术的充电方法就是设置的电池限制电压Vx要大于电池正负极之间的限制电压V，在充电至限制电压Vx后，立即停止充电。也可以是在限制电压Vx对电池限时充电。也可以采用当充电达到限制电压时，转为恒压充电，恒定电压为V。对于锂离子电池和聚合物锂离子电池，两电极之间的限制电压取V＝3.5～4.6V。利用本专利技术的快速充电方法制成的充电装置，设定电池充电限制电压Vx要大于电池正负极之间的限制电压V。电池充电限制电压Vx＝V+△V，△V＝I·RΩ，其中I为充电电流，RΩ是电池的欧姆内阻，V是电池中两电极间的限制电压。在充电至限制电压Vx后，立即停止充电。在充电至限制电压Vx后，电池限时充电。当充电达到限制电压时，转为恒压充电，恒定电压为V。利用本专利技术的快速充电方法可以制成充电器，充电器的主回路由稳压电源，限流电阻，被充电池，取样电阻构成，运算放大器及晶体管电路构成电流调节器，运算放大器根据取样电阻的电流取样电压和由调节电位器给出的电流设定基准电压，比较放大后，提供晶体管的控制基极电流。电阻和电位器为电池充电电压的取样电路，供给比较器反向输入端电压，由电位器提供保护基准电压，供给比较器同向输入端电压，比较器将此二电压比较，电路的设定使得比较器恰好在电池的两极电压达到限制电压V时翻转，常开点将分流电阻接通，电阻分压的开路电压值恰好等于电池两极间的限制电压。对于达到限制电压后终止充电，此时充电结束；如果限时充电，比较器翻转后继电器通电，常开触点实现自锁，常开点将分流电阻接通，从而使电池的充电电压降低到安全值内。利用本专利技术的快速充电方法可以制成电子元件，与电池芯组装在一起。本专利技术简单、有效、实用，易于推广，充电快又能充进尽可能多的电量。附图说明附图1是本专利技术的充电器一个实施例充电原理图。附图2是本专利技术的充电器一个实施例充电原理图。附图3是本专利技术的充电器一个实施例充电原理图。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。实施例1聚合物锂离子电池431433(容量型电池)额定容量150mAh，内阻200mΩ 方式2是本专利技术的方法，方式2与方式1比，时间减少了80％，充进的容量达到93％。这里设定Vx＝4.2V。实施例2聚合物锂离子电池501417H(功率型电池)额定容量50mAh，内阻120mΩ 方式2，方式3是本专利技术的快速方法，与方式1比，方式2，方式3充电时间分别缩短68.6％，76.4％，用此制度充放循环，300次仍保持原有容量的90％。这里设定V＝4.33V如附图1所示，本专利技术的充电器采用大电流充电，电池电压达到限制电压，充电终止。充电器的主回路由稳压电源U，限流电阻R2，被充电池E，取样电阻R7构成。运算放大器U2及晶体管T1相关电路构成电流调节器。运算放大器U2根据取样电阻R7的电流取样电压和由调节电位器RV2给出的电流设定基准电压，比较放大后，提供晶体管T1的控制基极电流以保证在充电的第一个价段为恒流大电流充电。以加快充电的速度，若充电电流减小偏离了设定值，R7电阻的取样电压减小，运算放大器U2输出电压降低，晶体管T1电流减小，限流电阻R2压降变低，电池充电电压上升。从而使充电电流回升到设定值附近，反之，若充电流增加偏离了设定值，取样电阻R7电压上升。引起运算放大器U2输出电压升高，晶体管T1电流加大，限流电阻R2压降变大，电池充电电压减小，从而又使充电电流回升到设定值附近，电阻R4和电位器RV3为电池充电电压的取样电路，取样电压与电池两端电压及电流取样电阻两端电压之和成比例。由电位器RV1提供保护基准电压。比较器U1将此二电压比较，电路的设定使得比较器恰好在电池的两电极之间的电压达到限制电压时翻转，因此保护电压设定时，是考虑电池两电极之间限制电压，取样电阻R7压降以及电池内部欧姆压降三部分之和，充电达到限制电压时，继电器J动作，常开触点J1闭合，实现继电器自锁，常闭触点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速充电方法，电池两端电压由两部分组成，一部分是电池正负极之间的电位差，另一部分是电池欧姆电阻上的压降△Ｖ，△Ｖ＝Ｉ.Ｒ↓［Ω］，Ｉ是充电电流，Ｒ↓［Ω］是电池的欧姆内阻，其特征是设定电池充电限制电压Ｖ↓［ｘ］要大于电池正负极之间的限制电压Ｖ。

【技术特征摘要】
1.一种快速充电方法，电池两端电压由两部分组成，一部分是电池正负极之间的电位差，另一部分是电池欧姆电阻上的压降ΔV，ΔV＝I·RΩ，I是充电电流，RΩ是电池的欧姆内阻，其特征是设定电池充电限制电压Vx要大于电池正负极之间的限制电压V。2.根据权利要求1所述的快速充电方法，其特征是电池充电限制电压Vx＝V+ΔV，ΔV＝I·RΩ，其中I为充电电流，RΩ是电池的欧姆内阻，V是电池中两电极间的限制电压。3.据权利要求1所述的快速充电方法，其特征是在电池两极之间的限制电压V上再增加ΔV＝I·RΩ，Vx＝V+I·RΩ+I·RΩ。4.根据权利要求1所述的快速充电方法，其特征是在充电至限制电压Vx后，立即停止充电。5.根据权利要求1所述的快速充电方法，其特征是在限制电压Vx对电池限时充电。6.根据权利要求1所述的快速充电方法，其特征是当充电达到限制电压时，转为恒压充电，恒定电压为V。7.根据权利要求1所述的快速充电方法制成的充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翠芬，曾石华，李利，张健鸿，
申请(专利权)人：广州市番禺丰江电池制造有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]