[发明专利]一种提高锂离子电池充电效率的充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，具体涉及正极由两种或两种以上的活性物质组成的锂离子电池的充电方法。

背景技术

随着技术的不断发展和产业链的逐渐完善，锂离子电池在动力领域的应用不断扩大，因为能量密度高、绿色环保、倍率性能好等优点，成为电动汽车(EV、HEV、PHEV)中主要采用的一类电池。但是，充电时间长、续驶里程短不能满足市场需求也成为阻碍电动汽车发展的主要瓶颈之一；通常情况下，续驶里程越长，需要的充电时间也越长。因此，如何缩短充电时间、提高充电效率成为锂离子电池技术改进的一个主要方向。

传统的动力锂离子电池的充电方法有很多种，包括恒流恒压充电、分步降电流充电、恒压限流充电、逐渐降压充电、渐减脉冲充电、模糊控制充电等各种方法。这些充电方法各有优缺点，实际使用中需要根据电池的具体应用来选用不同的充电方法。

恒流恒压充电、分步降流充电、恒压限流充电、逐渐降压充电、渐减脉冲充电的目的是为了降低电池充电过程中的极化，以对电池充入更多的电量；这些充电方法需要较长的充电时间，不能满足快速充电的要求。模糊充电方法考虑了电池的温度、电流和电压，通过历史充电数据来进行模糊化控制。此类方法多根据电池的经验充电特性设计，因为可能无法与电池原特性匹配，对电池实际充电容量的发挥会有影响。

而且这些充电方法也没有考虑电池本身的特性。比如随着各种各样电池正极材料的实际应用，越来越多的电池中采用两种或更多种的材料混合使用以取长补短来提高电池的综合性能。目前比较常用的恒流恒压充电方法不能兼顾各种正极材料的倍率性能，统一使用相同电流对电池进行恒流充电，同时在恒流转恒压转折点的选择上也欠妥，这些因素造成在一定程度上降低了充电效率。

针对上述不足，本发明提供了一种应用于正极由多种活性物质材料组成的锂离子电池的充电方法，该方法可以提高电池的充电效率，用更短的时间对电池充入更多的电量。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于正极由多种活性物质材料组成的锂离子二次电池的充电方法，以改进现有充电方法的不足，提高电池的充电效率，用更短的时间对电池充入更多的电量。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

锂离子电池的正极由i种活性物质组成，其中，i≥2，提高该锂离子电池(待充电池)充电效率的充电方法包含以下步骤：

(1)在电池充电限制电压范围内，按电压由低到高分为n段，其中，n≥i；第一电压段的起始电压为低于其结束电压的任一电压值，每一电压段的结束电压是下一段的起始电压，第n段的结束电压为电池充电限制电压；各电压段中，50％以上的充电电量用于其中一种活性物质的充电，并且每一种活性物质至少在一个电压段内占据该段50％以上的充电电量；

(2)各电压段分别进行恒流充电，所述电流不低于该待充电池的0.01C充电倍率，且相邻电压段的充电电流不同；达到一个电压段的结束电压后，以其结束电压进行恒压充电、或进入下一电压段进行恒流充电、或停止充电。

优选地，所述步骤(2)中，恒流充电达到一个电压段的结束电压后，不进行、或进行一次、或进行多次恒压充电，恒压充电结束电流小于该电压段的恒流充电电流。

锂离子电池正极活性物质包括磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂、钴酸锂，但不局限于上述材料。

其中，第一个电压段的充电起始电压为待充电池的开路电压该电压与电池测试前的荷电态相关。

其中，步骤(1)中“50％以上的充电电量用于其中一种活性物质的充电”所指的一种活性物质在一个电压段中所占充电电量的比例(如，50％以上)通过如下方法计算：用该活性物质在该电压段的充电质量比容量Q除以各活性物质在该电压段的充电质量比容量之和ΣQ_i，得到该比例；即，在一个电压段内，一种活性物质的充电质量比容量占所有活性物质的充电质量比容量之和的百分比例。

每种活性物质在各电压段的充电质量比容量Q由下式(1)计算得出：

Q＝q*w (1)

其中,q为仅由该活性物质构成正极的电池在该电压段的质量比容量；w为待充电池中该活性物质的质量百分数。