一种镍锌电池的充电方法技术

本申请提供了一种镍锌电池的充电方法，所述镍锌电池的正极活性物质包括氢氧化亚镍；负极活性物质包括氧化锌；所述充电方法为阶段充放电，包括三个阶段；第一阶段为：第一恒流充电和第一恒流放电；第二阶段为：第二恒流充电和第二恒流放电；第二恒流充电的充电倍率不高于第一恒流充电的充电倍率；第二恒流放电的放电倍率不高于第一恒流放电的放电倍率；第三阶段为：第三恒流恒压充电；第三恒流恒压充电的充电倍率不高于第二恒流充电的充电倍率。本申请通过阶段性的充放电程序，可以快速提升电池容量，破坏正负极表面的钝化膜，促进活性物质的转化，降低电池的内阻极化。降低电池的内阻极化。降低电池的内阻极化。

【技术实现步骤摘要】
一种镍锌电池的充电方法


[0001]本申请涉及镍锌电池
，具体涉及一种镍锌电池的充电方法。

技术介绍

[0002]相比于铅酸电池，镍锌电池具有更高的能量密度，更优异的倍率性能以及更绿色环保等优点而备受关注。但仍存在循环寿命较低、循环稳定性差等缺点而制约其进一步应用，主要原因在于其在循环过程中，正负极与电解液界面处羟基的持续消耗，导致电池内部浓差极化较为严重，造成电池充电不完全，活性物质发挥不充分；另外，目前针对镍锌电池的充电方法多为常规的恒流+恒压相结合方式，该种充电方式易导致电池内部浓差极化严重，使得固液界面环境的迅速改变，导致正负极表面易被氧化锌、氢氧化锌等钝化物覆盖，进一步增加电池内阻；且随着充放电次数的增加，电池内阻逐渐增大，使得恒流充电时间逐渐变短，恒压时间逐渐增长，长时间恒压充电导致电解液被分解析氢析氧加剧；最终，电池容量持续衰减，电解液逐渐干涸，导致电池失效；因此，有必要开发出一种简单高效的充电方法，有效降低电池内部浓差极化，减少循环过程中正负极表面钝化膜的产生，实现镍锌电池活性物质高效利用，实现镍锌电池长循环表现。

技术实现思路

[0003]针对上述存在的问题，本申请提出了一种镍锌电池的充电方法；其通过阶段性的充放电，可以快速提升电池容量，破坏正负极表面的钝化膜，促进活性物质的转化，降低电池极化内阻，克服
技术介绍
中提到的不足和缺陷。
[0004]为实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：本申请的专利技术点是提供一种镍锌电池的充电方法，所述镍锌电池的正极活性物质包括氢氧化亚镍；负极活性物质包括氧化锌；所述充电方法为阶段充放电，包括三个阶段；第一阶段为：第一恒流充电和第一恒流放电；第二阶段为：第二恒流充电和第二恒流放电；第二恒流充电的充电倍率不高于第一恒流充电的充电倍率；第二恒流放电的放电倍率不高于第一恒流放电的放电倍率；第三阶段为：第三恒流恒压充电；第三恒流恒压充电的充电倍率不高于第二恒流充电的充电倍率。
[0005]可选地，第一恒流放电和第二恒流放电均为短时放电；所述短时放电的时间不高于60s。
[0006]可选地，第二恒流放电时间小于第一恒流放电时间；优选第一恒流放电时间比第二恒流放电时间长5s~10s；更优选，第一恒流放电的时间为10s~60s；第二恒流放电的时间为5s~60s。
[0007]可选地，第三恒流恒压充电包括第三恒流充电和第三恒压充电；当第三恒流充电至第三充电截止电压时，进行恒压充电；当第三恒压充电至电流截止倍率时，充电完成。
[0008]可选地，第三恒流充电的充电倍率为0.1C~0.3C；第三充电截止电压为1.90V~
1.95V；优选第三充电截止电压为1.90V~1.91V；第三恒压充电的电流截止倍率为0.01C~0.05C。
[0009]可选地，第二恒流充电的充电倍率低于第一恒流充电的充电倍率；第二恒流放电的放电倍率低于第一恒流放电的放电倍率。
[0010]可选地，第一恒流充电的充电倍率为1C~2C；第二恒流充电的充电倍率为0.3C~1C。
[0011]可选地，第一恒流放电的放电倍率为1C～5C；第二恒流放电的放电倍率为1C~3C。
[0012]可选地，当第一恒流充电至第一充电截止电压时，进行恒流放电；第一充电截止电压为1.90V~1.95V。
[0013]可选地，当第二恒流充电至第二充电截止电压时，进行恒流放电；第二充电截止电压为1.90V~1.95V，优选为1.90V~1.93V。
[0014]与现有技术相对比，本申请具有以下优点：本申请通过多阶段的充放电的方法，有效破除正负极表面的钝化膜，使得原本被钝化膜覆盖的活性物质再次进行氧化还原反应，提高电池容量；另外，通过放电优选为短时放电，采用高放电倍率使得电池内部产生高强度电场，从而控制电解液内部尤其是固液界面处OH
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的均匀分布，减少电池浓差极化程度；之后进行第二阶段的充放电循环，在第一阶段上进行更细致的活性物质转化和局部的OH
‑
均匀分布，进一步提升电池的容量和减少电池内阻；第三阶段则是以更低的充电倍率进行充电，可促进正负极活性物质转化更加充分，确保电池容量。通过三步阶段式的充放电，可以减少正负极以及隔膜表面钝化物质生成，降低电池浓差极化程度，恢复电池原有的容量，并且提升相应的循环寿命。
附图说明
[0015]图1为本申请试验例1提供的电池的循环
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放电容量/效率图；横坐标为循环圈数，单位为N；纵坐标为放电容量，单位为Ah；纵坐标为库伦效率，单位为%。
[0016]图2为本申请对比例1提供的电池的循环
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放电容量/效率图；横坐标为循环圈数，单位为N；纵坐标为放电容量，单位为Ah；纵坐标为库伦效率，单位为%。
[0017]图3为本申请试验例2提供的DOD80%循环放电容量/放电终压图；横坐标为循环圈数，单位为N；纵坐标为放电终压，单位为V；纵坐标为放电容量，单位为Ah。
[0018]图4为本申请对比例2提供的DOD80%循环放电容量/放电终压图；横坐标为循环圈数，单位为N；纵坐标为放电终压，单位为V；纵坐标为放电容量，单位为Ah。
[0019]图5为本申请试验例3提供的DOD80%循环放电容量/放电终压图；横坐标为循环圈数，单位为N；纵坐标为放电终压，单位为V；纵坐标为放电容量，单位为Ah。
具体实施方式
[0020]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本申请进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述仅仅用以解释本申请，并不用于限制本申请的范围。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。本文中所使用的试剂和仪器均商购可得，所涉及的表征手段均可参阅现有技术中的相关描述，本文中不再赘述。
[0022]为了进一步了解本申请，下面结合最佳实施例对本申请作进一步的详细说明。
[0023]实施例1本实施例提供了一种镍锌电池的充电方法，所述镍锌电池的正极活性物质包括氢氧化亚镍；负极活性物质包括氧化锌；所述充电方法为阶段充放电，包括三个阶段；第一阶段为：第一恒流充电和第一恒流放电；第二阶段为：第二恒流充电和第二恒流放电；第二恒流充电的充电倍率不高于第一恒流充电的充电倍率；第二恒流放电的放电倍率不高于第一恒流放电的放电倍率；第三阶段为：第三恒流恒压充电；第三恒流恒压充电的充电倍率不高于第二恒流充电的充电倍率。
[0024]第一阶段的第一恒流充电可以快速提升电池容量，促进正负极活性物质快速转化。第一恒流充电采用大电流进行充电，即充电倍率的数值较高，高于一般的充电倍率；优选第一恒流充电的充电倍率为1C~2C，例如可以为1C、1.1C、1.2C、1.3C、1.4C、1.5C、1.6C、1.7C、1.8C、1.9C或2C。所述的充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍锌电池的充电方法，其特征在于，所述镍锌电池的正极活性物质包括氢氧化亚镍；负极活性物质包括氧化锌；所述充电方法为阶段充放电，包括三个阶段；第一阶段为：第一恒流充电和第一恒流放电；第二阶段为：第二恒流充电和第二恒流放电；第二恒流充电的充电倍率不高于第一恒流充电的充电倍率；第二恒流放电的放电倍率不高于第一恒流放电的放电倍率；第三阶段为：第三恒流恒压充电；第三恒流恒压充电的充电倍率不高于第二恒流充电的充电倍率。2.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，第一恒流放电和第二恒流放电均为短时放电；所述短时放电的时间不高于60s。3.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，第二恒流放电时间小于第一恒流放电时间。4.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于，第三恒流恒压充电包括第三恒流充电和第三恒压充电；当第三恒流充电至第三充电截止电压时，进行恒压充电；当第三恒压充电至电流截止倍率时，充电完成。5.根据权利要求4所述的充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杜斌，刘兴坤，杨扬，邬金龙，王春源，李爱军，
申请(专利权)人：北京金羽新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：