[发明专利]预测电池充电极限的方法和使用该方法对电池迅速充电的方法和设备

说明书

提供用于预测电池充电极限从而不导致Li析出的方法以及通过使用所述预测方法而使得能够对电池快速充电的电池充电方法和设备。根据本发明的用于预测单体充电极限的方法包括以下步骤：(a)制造三电极单体，其具有单元单体和参考电极；(b)在对三电极单体充电的同时测量根据SOC的负极电位(CCV)；以及(c)将负极电位在不下降的情况下开始变成恒定的点确定为Li析出的发生点，并且将所述Li析出的发生点设定为充电极限。

技术领域

本公开涉及一种电池充电方法和设备，并且更具体地，涉及一种使用逐步充电电流减小以增大电池的寿命并对电池快速充电的快速电池充电方法和设备。本申请要求在韩国于2015年8月18日提交的第10-2015-0116247号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用并入本文。

背景技术

当前，因为对例如膝上型计算机和移动电话的便携式电子产品的需求迅速增加，并且对电动推车、电动轮椅、电动自行车等的需求也增加，所以正对重复可再充电的高性能电池积极进行研究。此外，由于碳能源的逐渐耗尽以及对环境的增加的关注，对混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)的全球需求增加。因此，较多的关注和研究集中于作为HEV或EV的主要部分的电池，并且迫切需要能够在高速下对电池充电的快速充电技术的发展。具体地说，针对不具有额外能源的EV，快速充电是非常重要的性能因素。

用于对电池充电的过程包含将电流供应到电池以在其中积聚电荷和能量，并且需要小心控制。通常，过大充电速率(C速率)或充电电压可永久恶化电池的性能，并最终导致完全故障或突然故障，例如，爆炸或腐蚀性化学材料的泄漏。

常规电池充电方法包含：用于自始至终以恒定电流对电池充电的恒定电流(CC)充电方法；用于自始至终以恒定电压对电池充电的恒定电压(CV)充电方法；以及用于在开始时以恒定电流对电池充电并且以后以恒定电压对电池充电的恒定电流-恒定电压(CC-CV)充电方法。

在CC充电方法中，在开始时，电压差是大的，并且因此高电流流动。虽然在快速充电方面，高充电电流是期望的，但如果以高电流对电池持续充电，那么充电效率可减小，并且电池的寿命可被影响。此外，在CC充电方法中，因为在充电的开始时流动的电流在完成充电之后持续流过电池，所以由于锂离子的特性而发生锂(Li)析出(plating)，并且因此引起了失去过充电控制功能的安全问题。因此，电池应紧接在对电池完全充满之后从充电器拆开。在CV充电方法中，当对电池完全充满时，端子电压由于电池的温度的变化以及加热而大大改变，并且因此，恒定电压值可能不容易被预先设定。此外，因为通常以约15.5至16V对电池充电持续20至24个小时，所以充电时间长。

最常见使用的方法是CC-CV充电方法，其中当对电池大量放电时，以恒定电流对电池充电，并且接着当对电池几乎完全充满时，以恒定电压充电，因此防止过充电。当“C”以电荷单位(通常由Q表示)A·h表示电池容量时，以安培为单位的电流被选择为C的分数(或倍数)。通常以高达1C对电池充电。例如，具有700mAh的容量的Li电池在约1小时30分钟之后完全充满。然而，在此充电方法中，应在适用于在充电器的充电容量的条件下、在良好通风的场所并且在约25℃的室温下对电池充电。

CC充电方法对于快速充电来说是最有利的。然而，当以高充电电流密度对电池快速充电时，Li没有嵌入(intercalate)到负电极中而是沉积在负电极上，并且因此发生Li析出。此外，所沉积的Li可导致问题，例如，与电解质的副反应以及电池的动力学平衡的改变，并且可最终导致电池的恶化。因此，需要能够在不导致Li析出的情况下对电池快速充电的技术。

发明内容

技术问题

本公开被设计成解决现有技术的问题，并且因此，本公开涉及提供预测电池充电极限以不导致锂(Li)析出的方法。

本公开还涉及提供能够基于电池充电极限而对电池快速充电的电池充电方法和设备。

技术解决方案