[发明专利]锂离子电池充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池快速多步充电方法。

背景技术

锂离子电池运用范围的不断扩大，对于其运用条件的要求也愈加苛刻。随之而来的是锂离子电池行业必须解决的，如何提升锂离子电池在低温下的循环要求；如何解决锂离子电池在快速充电过程中，造成的可能影响循环性能的温升问题成为重要挑战。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种快速多步充电方法，在不增加电池设计成本的同时，能够在短时间内达到较高的充电状态，而且有效减少电芯在大倍率充电过程中的温升；有效防止充电过程中的析锂；提升电芯循环可逆性，提高循环性能。

本发明提供一种锂离子电池充电方法，包括以下步骤：以电流Ia对电池恒流充电至容量2-10％，然后静置，静置为时间ta；以电流Ib对电池继续恒流充电至容量40-70％，然后静置，静置时间为tb；以电流Ic将电池继续恒流充电至容量80-95％，然后静置，静置时间为tc；以及以恒压充电至电池容量的100％；其中Ib>Ia,Ic。

所述电流Ia＞Ic、Ia＝Ic或Ic>Ia。

所述电流Ib为1-5C，Ia为0.1-0.7C，Ic为0.2-1C。

所述电流Ib为1.3-2C，Ia为0.3-0.5C，Ic为0.3-0.7C。

所述恒压充电的上限电压为4.2-4.5V，充电截止电流为0.01-0.1C。

所述静置时间ta、tb、tc为1秒～20分钟，ta、tb、tc可以相同或不同。

所述锂离子电池的正极包含钴酸锂。

所述锂离子电池的正极包含50wt.％以上的钴酸锂。

本发明的锂离子电池充电方法与现有技术相比具有以下三个突出优点：

1.能够有效减少电芯在大倍率充电过程中的温升；

2.能够有效防止充电过程中的析锂；

3.能够提升电芯循环可逆性，提高循环性能。

本发明的一实施方式，充电电流Ib可以为1-5C，Ia可以为0.1-0.7C，Ic可以为0.2-1C。优选Ib可以为1.3-2C，Ia可以为0.3-0.5C，Ic可以为0.3-0.7C。

本发明的一实施方式，恒压充电的上限电压可以为4.2-4.5V，充电截止电流可以为0.01-0.1C。

充电电流Ia为0.1-0.7C，这是因为先采用较小电流Ia充电，当Ia小于0.1C时，充电时间太长，浪费时间；当Ia大于0.7C时，产热较多。充电电流Ib为1-5C，这是因为较小电流充电后采用较大电流Ib充电，当Ib小于1C时，充电时间太长，浪费时间；当Ib大于5C时，不能明显缩短充电时间，产热和循环略有恶化。

充电电流Ic为0.2-1C，这是因为较大电流充电后又采用较小电流Ic充电，当Ic小于0.2C时，充电时间太长，浪费时间；当Ic大于1C时，有析锂风险。

本发明的一实施方式，选择Ia>Ic，可以减少析锂风险，提高循环性能。

本发明的另一实施方式，选择Ic>Ia，可以减少充电过程中产热，提高循环性能。

本发明的一实施方式，恒压充电的上限电压为4.2-4.5V，充电截止电流为0.01-0.1C。截止电流选择0.01-0.1C是为了充分充电和减少极化。

本发明的充电方式适用于任何锂离子电池，尤其对于正极材料中含有钴酸锂的电池体系，因为钴酸锂的直流电阻在低充电容量下很大，意味着的反应动力学较差，电极反应可逆性差，循环性能满足不了要求。本发明中的快速分步充电方法，第一步采用较小电流Ia充电，不但可以减少电芯过快产热或产热过多，重要的是能够提高钴酸锂体系在低充电容量下循环的可逆性；第二步，采用较大电流Ib充电，提高电芯的快充能力；第三步，又采用较小电流Ic充电，抑制电芯的析锂问题。这种充电方法既减少了充电过程中的反应热，又提高锂离子电池的反应可逆性，从而提高电芯的使用寿命。对 于正极材料中含有总重量50％以上钴酸锂电芯更适宜用本发明的充电方法，当钴酸锂含量大于正极的50％时，本发明的充电方法使电芯的充电产热和循环性能有较大的改善，然而当钴酸锂含量小于正极的50％时或使用其他正极材料时，对电芯充电产热和循环性能改善较小。