[发明专利]一种锂离子电池快速充电方法

说明书

本发明公开一种锂离子电池快速充电方法，主要步骤包括：S1、利用三级电池制备工艺制备出三电极电池S2、利用三电极电池获取锂离子电池充电时的析锂边界窗口；S3、根据所述析锂边界窗口设计一个快速阶梯充电策略；S4、利用上述快速阶梯充电策略对锂离子电池进行充电。利用三电极电池获取待充电电池析锂边界窗口，再针对此析锂边界窗口设计快速阶梯充电策略，该快速阶梯充电策略能让电池整个充电过程中充电曲线尽可能满足马斯三定律，即让充电电流尽量地靠近最佳充电曲线，控制电池的极化现象，从而使电池在充电时不发生析锂现象，缩短充电时间，提高安全性，延长电池寿命，有效保护电池。

技术领域

本发明涉及动力电池储能技术，尤其涉及一种锂离子电池快速充电方法。

背景技术

电池充电的目的是为了在电池用量不足时回复电池的电量，使得电池能够持续对外供电，理论上，电流越大，电池越快被充满。电池充电一般分为常规充电和快速充电，目前最常用的快速充电方法包括恒流恒压充电和脉冲充电两种，恒流恒压充电就是第一阶段以恒定电流对锂离子电池进行充电；当电压达到预定值时转入第二阶段进行恒压充电，此时电流逐渐减小；当充电电流下降到零时，蓄电池完全充满，脉冲充电则是首先用脉冲电流对电池充电，电池的充电过程通常可分为预充电、快速充电、补足充电、涓流充电四个阶段。在传统的恒流恒压充电方法中，如果充电电流过高，电池的极化现象过加剧，电池的极化现象分为欧姆极化、浓差极化、电化学极化，欧姆极化在电池的整个充电过程中维持不变，而浓差极化和电化学极化随着电池的充放电循环过程愈发强烈，严重的极化下现象使得电池温度快速升高，外部表现为内阻增加，从而导致电池充电接受能力的下降，影响电池充电效率，严重的极化现象甚至使电池出现析锂下现象，造成活性锂的损失，对电池造成不可逆的损害，存在极大的安全风险。而脉冲充电的缺点在于脉冲阶段充电超过上限电压，会发生过充、析锂的安全风险，且为了确保安全需要一个限流功能的电源，这就会增加脉冲充电方式的成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种锂离子电池快速充电方法，该方法让电池整个充电过程中充电曲线尽可能满足马斯三定律，即让充电电流尽量地靠近最佳充电曲线，控制电池的极化现象，从而使电池在充电时不发生析锂现象，缩短充电时间，提高安全性，延长电池寿命，有效保护电池。

本发明公开的一种锂离子电池快速充电方法，其具体步骤如下：

S1、利用常用工艺制备出三电极电池；

S2、利用三电极电池获取锂离子电池充电时的析锂边界窗口；

S3、根据所述析锂边界窗口设计一个快速阶梯充电策略；

S4、利用上述快速阶梯充电策略对锂离子电池进行充电

进一步的，利用三电极电池获取待充电电池在不同温度、不同充电电流下进行充电时的析锂起始状态，即析锂电压边界窗口；

进一步的，判断析锂边界所用的条件是：在充电过程中，锂离子电池的负极与参比电极所测电位降为0时即为负极析锂的边界状态；

进一步的，所述快速阶梯充电策略为将待充电电芯以电流I1进行充电，在电压达到I1所对应的析锂边界电压之前，切换充电电流至I2继续充电，在电压达到电流I2所对应的析锂边界电压之前，切换电流至I3继续充电，在在电压达到电流I3所对应的析锂边界电压之前，再切换电流到In，直至达到100%SOC状态，即充满电；

进一步的，所述I1＞I2＞I3＞……＞In；

有益效果：

本发明提供一种锂离子电池快速充电方法，利用三电极电池获取待充电电池析锂边界窗口，再针对此析锂边界窗口设计快速阶梯充电策略，该快速阶梯充电策略能让电池整个充电过程中充电曲线尽可能满足马斯三定律，即让充电电流尽量地靠近最佳充电曲线，控制电池的极化现象，从而使电池在充电时不发生析锂现象，缩短充电时间，提高安全性，延长电池寿命，有效保护电池。