[发明专利]一种提高蓄电池比容量的快速充电方法

说明书

技术领域

本发明一种提高蓄电池比容量的快速充电方法属于电池领域，特别是涉及一种锂离子电池、聚合物锂离子电池的快速充电方法。

背景技术

随着可移动用电设备的快速发展，对二次锂离子电池的容量及快速充电性能也越来越高，对于具体的某一电池，人们希望能找到一种兼顾充电电量与充电时间的充电方式。锂离子二次电池的充电容量与充电时正极脱出的锂量成正比，提高充电结束后电池的稳定电压，有利于正极脱出更多的锂，以实现充入更多电量的目的。考虑到正极钴酸锂过量脱锂后材料的结构会发生变化，现今所普遍采用的充电方式均建立在保证正极钴酸锂材料锂脱出量不高于55％的基础上，即充电结束后电池稳定电压不超过4.2V。随着锂离子电池技术的发展，合成充电时脱锂量超过55％且结构稳定的钴酸锂材料已经成为可能，未来甚至可能出现脱锂量达100％的正极钴酸锂材料。CN1961450A专利公开了一种充电截止电压超过4.35V锂离子电池的制作方法，但未能提出此类电池的合理的充电管理方法。CN1845418、CN101388562、CN101388477等公开了一些快速充电的方法，此类方法的目的是采用大电流对电池进行恒流充电，同时，为抵消大电流充电产生的极化电压，选择提高恒流充电的截止电压。此类方法虽能达到快速充电的目的，然由于其充电方法建立在电池稳定电压不超过4.2V基础之上，对于如何使电池充入更多的电量则显得不足。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种简单、方便的兼顾充电时间与充电容量，以实现快速充电的同时，充进尽可能多的电量，从而使电池在使用时可以放出更多的电量的一种提高蓄电池比容量的快速充电方法。

本发明的目的是通过以下方案来实现的，根据电化学原理，电池充电过程中产生的极化与充电电流成正比，充电电流越大，产生的极化则越大，电池充电完成后电压回落越大，即电池实际充进的电量越少。因此，减小充电的电流或恒压充电截止电流，有利于减小充电过程中产生的极化，从而使电池充入更多的电量。

本发明的方法是在恒流I₁充电至U₁截止的快速充电方式上，减小快速充电电流I₁，待电压充电至U₁后转恒压充电，直至电流下降后，停止充电。

本发明的方法是在恒流I₁充电至U₁截止的快速充电方式上，减小快速充电电流I₁至I₂，待电压充至U₁后转恒压充电直至电流降至I_z后，即停止充电。

I₂＝I₁-ΔI                (1)

ΔI＝0.5×n×I₀

即：I₂＝I₁-0.5×n×I₀     (2)

其中，I₀为电池1C倍率电流；n分别取1～I₂/I₀之间的整数。

I_z的选择可为：

I_z＝I₁/m                  (3)

其中m为不小于2的正整数。

I₁为快速充电所需电流大小：

I₁＝60*C_r/t               (4)

其中，C_r(mAh)为电池的额定容量，t(min)为期望充满电的时间；

U₁为恒流充电截止电压：

U₁＝2U₀-U_s，            (5)

其中，U₀为行业所普遍接受的小倍率恒流-恒压充电方式所使用的标准充电截止电压，依锂离子电池所使用的正负极材料及电池的组合方式而有所不同，如LiCoO₂/C系单体电池为4.2V，LiFePO₄/C系单体电池为3.6V，U_s为以电流I₁恒流充至U₀并静置10分钟后电池开路电压。