一种锂离子电池的充电方法
阅读说明：本技术 一种锂离子电池的充电方法 (Charging method of lithium ion battery ) 是由 袁相霏 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种锂离子电池的充电方法,所述方法包括如下步骤：通过恒流方式将电压电池电压充至锂离子电池的充电限制电压；采用分阶段方式,分n次对锂离子电池充电,其中每次充电为在恒流状态下将锂离子电池充电至比充电限制电压更高的更高电压Vh之后返回至充电限制电压Vm,并在该充电限制电压Vm下进行恒压充电；其中,该更高电压Vh与该充电限制电压Vm的差值小于等于电池最大极化电压ΔV-(最大极化),n≥1；在充电限制电压Vm下,采用恒压充电直至充电至截止电流。采用本申请的方案能够缩短整体充电时间,并且在高电压下的充电时间短,体系极化更小,正极材料的不可逆损害更小,同时也能有效改善循环。(The application discloses a charging method of a lithium ion battery, which comprises the following steps: charging the voltage of the voltage battery to the charging limit voltage of the lithium ion battery in a constant current mode; charging the lithium ion battery for n times in a staged manner, wherein each time of charging is to charge the lithium ion battery to a higher voltage Vh higher than a charging limit voltage in a constant current state, then return to the charging limit voltage Vm, and perform constant voltage charging at the charging limit voltage Vm; wherein the difference between the higher voltage Vh and the charge limiting voltage Vm is less than or equal to the maximum polarization voltage Δ V of the battery Maximum polarization N is more than or equal to 1; at the charge limit voltage Vm, constant voltage charging is employed until charging to the off current. By adopting the scheme of the application, the whole charging time can be shortened, the charging time under high voltage is short, the system polarization is smaller, the irreversible damage of the anode material is smaller, and the cycle can be effectively improved.)
技术领域
本申请涉及新能源电池领域，尤其是锂离子电池领域，具体地，涉及一种锂离子电池的充电方法。
背景技术
化石能源的使用加重了环境污染，同时化石能源将会消耗殆尽，再次形成非常困难。锂离子电池具有能量密度高，循环性能好，自放电效应小，污染少等优点。它作为水力、风力、太阳能发电等新能源的载体，可解决化石能源短缺和环境污染等问题。目前，锂离子电池已经在手机，电脑，电动车等多个领域中被应用。
但是锂离子电池在使用过程中仍有许多问题需要解决，其中减少充电时间和提高能量密度是两个比较难以平衡方面。通过改进现有充电方法是一种比较普遍的研究方向，目前主要使用的充电方法是恒流恒压充电。现有技术中一般的恒流恒压充电技术的步骤包括，首先使用恒定电流对电池进行充电，当电池电压达到充电限制电压时，停止恒定电流充电，之后在充电限制电压下进行恒压充电，直至到达电池的截止电流。
但是，采用上述充电方法，在恒定电压充电时，由于恒定电压比较低，使得充电速度慢，充电时间长。
发明内容
鉴于现有技术中锂离子电池充电时具有的上述缺陷或不足，本申请提供了一种能够解决上述至少一个问题的锂离子电池的充电方法。具体而言本申请提供一种锂离子电池的充电方法，包括如下步骤：
通过恒流方式将电池电压充至锂离子电池的充电限制电压；
采用分阶段方式，分n次对锂离子电池充电，其中每次充电为在恒流状态下将锂离子电池充电至比充电限制电压更高的更高电压Vh之后返回至充电限制电压Vm，并在该充电限制电压Vm下进行恒压充电；其中,该更高电压Vh与该充电限制电压Vm的差值小于等于电池最大极化电压ΔV最大极化，n≥1；
在充电限制电压Vm下，采用恒压充电直至电池电流到达截止电流。
在一个方案中，在每次锂离子电池电压从更高电压Vh返回至充电限制电压Vm后，在该充电限制电压Vm下对电池充电至该阶段的预设停止电流。
在一个方案中，其特征在于所述预设停止电流根据电池容量、充电倍率、充电速度、充电温升情况预先设定
在一个方案中，第n次的充电的预设停止电流与电池截止电流相同。
在一个方案中，n大于等于1且小于等于4。
在一个方案中，后一次充电的更高电压Vh的值高于前一次充电的更高电压Vh的值。
在一个方案中，所述电池最大极化电压ΔV最大极化的值根据电池的结构、正负极材料含量、工作的温度情况设定。
在一个方案中，通过恒流方式将电压电池电压充至锂离子电池的充电限制电压Vm的步骤为：采用分阶段恒流方式通过m次完成，m大于等于1。
在一个方案中，所述采用分阶段恒流方式通过m次完成包括：设定一组依次减小的电流值I1,I2,…,Im，以及一组与设定的电流值一一对应的电压值V1,V2,…,Vm，当以任一电流Ii进行恒流充电时，一旦电压达到对应的Vi则停止充电，然后再以电流Ii+1继续进行恒流充电，直至以电流Im恒流充电达到电压Vm，其中电压Vm等于充电限制电压Vm，其中i＝1…m。
在一个方案中，在充电过程中对电池电压、电流和极化电压进行实时测量。
采用本申请的方案，由于充电限制电压Vm等于电池正极和负极压的实际电位差加上极化电压所以充电限制电压Vm并非是正负极的实际电位差值也并非是该体系的实际最高充电限制电压，因此，只要控制Vh-Vm≤△V最大极化,就可以充至更高电压，而采用分阶段回到Vm继续恒压充电的方式，能够缩短整体充电时间，并且正极材料的不可逆损害更在高电压下的充电时间短，体系极化更小，正极材料的不可逆损害更小，有利于提高充放电效率，同时也能有效改善循环。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例1的充电曲线图；
图2为本申请实施例2的充电曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1-2所示，本申请的一种锂离子电池的充电方法，包括如下步骤：
通过恒流方式将电压电池电压充至锂离子电池的充电限制电压Vm；
采用分阶段恒流方式，分n次(n≥1)对锂离子电池充电，其中每次充电为在恒流状态下将锂离子电池充电至比充电限制电压Vm更高的更高电压Vh之后返回至充电限制电压Vm，并进行恒压充电；其中,该更高电压Vh与该充电限制电压Vm的差值小于等于最大极化电压ΔV最大极化(Vh-Vm≤ΔV最大极化)；
在充电限制电压Vm下，采用恒压充电直至充电至截止电流。
采用本申请的方案，由于充电限制电压Vm等于电池正极和负极压的实际电位差加上极化电压所以充电限制电压Vm并非是正负极的实际电位差值也并非是该体系的实际最高充电限制电压，因此，只要控制Vh-Vm≤△V最大极化,就可以充至更高电压，而采用分阶段回到Vm继续恒压充电的方式，在高电压下的充电时间短，体系极化更小，正极材料的不可逆损害更小，有利于提高充放电效率，同时也能有效改善循环。
在一个方案中，在每次锂离子电池电压从更高电压Vh返回至充电限制电压Vm后，在该充电限制电压Vm下对电池充电至该阶段的预设停止电流，之后再进行下一次充电。所述预设停止电流根据电池容量、充电倍率、充电速度、充电温升等情况预先设定，例如50-6000毫安。采用这样的方案，能够充分利用每一次高压充电的机会，提高了充电效率。
在一个方案中，第n次的充电的预设停止电流与电池截止电流相同。
在一个方案中，分阶段的次数满足n大于等于1且小于等于4(1≤n≤4)。
在一个方案中，在所述采用分阶段恒流方式中，每一阶段充电的更高电压Vh的值不同。在一个方案中，分阶段的次数n大于等于2(n≥2)，且后一阶段充电的更高电压高于前一阶段的更高电压。采用这样的方案，能够在尽量避免高压对体系极化的影响，使得正极材料的不可逆损害更小的同时，充分实现电池的快速充电。
在一个方案中，所述电池的充电限制电压Vm依据该电池所用的电压体系来设定。在一个方案中，充电限制电压Vm选为4.0-4.50伏。
在一个方案中，所述电池最大极化电压ΔV最大极化的值根据电池的结构、正负极材料含量、工作的温度情况设定。在一个方案中，更高电压Vh与充电限制电压Vm的差值为0.01-0.35伏中的一个值。以充电限制电压Vm为4.45伏为例，更高电压Vh为从4.46-4.8伏中的一个值；以充电限制电压Vm为4.2伏为例，更高电压Vh为从4.21-4.55伏中的一个值。
在一个方案中，通过恒流方式将电压电池电压充至锂离子电池的充电限制电压Vm的步骤为：采用分阶段恒流方式通过m次完成，具体地，在设定一组依次减小的电流值(I1,I2,…,Im)，以及一组与设定的电流值一一对应的电压值(V1,V2,…,Vm)；其中，m为大于等于1的整数，Vi≤Vi+1≤Vm；Ii＞Ii+1＞Im；i＝1…m。当以任一电流Ii进行恒流充电时，一旦电压达到对应的Vi则停止充电，然后再以电流Ii+1继续进行恒流充电，直至以电流Im恒流充电达到电压Vm,其中电压Vm的值与充电限制电压Vm相同。
在一个方案中，在充电过程中对电池电压、电流和极化电压进行实时测量。
实施例1
下面结合附图1说明本申请实施例1的锂离子电池的充电方法，包括如下步骤：
采用分阶段恒流方式，对电池充电至充电限制电压Vm(4.2伏)，其中，具体包括4个阶段，第一阶段在电流为1.4安的恒流状态下对电池充电至1.8伏；第二阶段在电流为1.3安的恒流状态下对电池充电至2.35伏；第三阶段在电流为1.2安的恒流状态下对电池充电至3.15伏；第四阶段在电流为1.1安的恒流状态下对电池充电至4.2伏
在电池电压到达充电截止电压Vm之后，先采用恒流方式对电池充电至4.3伏，之后将电池电压返回至4.2伏并保持4.2伏进行恒压充电，直至电流到达500毫安(该阶段停止电流)；继续采用恒流方式对电池充电至4.4伏，之后将电池电压返回至4.2伏并保持4.2伏进行恒压充电，直至电流到达100毫安(截止电流)；
总共的充电时间为98分钟。
实施例2
下面结合附图2说明本申请实施例2的锂离子电池的充电方法，包括如下步骤：
采用分阶段恒流方式，对电池充电至充电限制电压Vm(4.45伏)，其中，具体包括3个阶段，第一阶段在电流为1.4安的恒流状态下对电池充电至2.0伏；第二阶段在电流为1.2安的恒流状态下对电池充电至3.05伏；第三阶段在电流为1.1安的恒流状态下对电池充电至4.45伏；
在电池电压到达充电截止电压Vm之后，先采用恒流方式对电池充电至4.48伏，之后将电池电压返回至4.45伏并保持4.45伏进行恒压充电，直至电流到达800毫安(该阶段停止电流)；继续采用恒流方式对电池充电至4.60伏，之后将电池电压返回至4.45伏并保持4.45伏进行恒压充电，直至电流到达600毫安(该阶段停止电流)；继续采用恒流方式对电池充电至4.70伏，之后将电池电压返回至4.45伏并保持4.45伏进行恒压充电，直至电流到达50毫安(截止电流)；
总共的充电时间为105分钟。
采用本申请的方案，同样的电池充电时间明显少于现有技术中的120-150分钟，效果非常明显。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
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