[发明专利]一种磷酸铁锂电池的低温充电技术

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂电池的低温充电技术，属于电池充电技术领域。所述充电技术包括两个基本步骤：激活及阶梯恒流充电结合脉冲充电。所述充电技术首先通过激活以确保低温下首次充电不发生负极锂金属析出，再通过阶梯恒流结合脉冲充电的方式来减少恒压充电对容量的贡献，与恒流充电相比，该充电技术能够提高磷酸铁锂电池在低温下的有效充电容量，缩短充电时间，提高充电速度，提升低温循环能力。

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂电池的低温充电技术。

背景技术

磷酸铁锂(LFP)电池具有高安全性、长循环寿命和成本低等优点，已在储能体系中被广泛应用。与镍钴锰、锰酸锂和钴酸锂正极材料相比，由于磷酸铁锂正极材料的导电能性较差，最初围绕磷酸铁锂的研究主要集中于提高其电子电导率和离子电导率。现已商业化的磷酸铁锂正极材料主要是通过碳包覆来实现其室温下动力学性能的提升，进而提高其电子电导及离子电导，当放电电流为0.1C，碳包覆的磷酸铁锂放电比容量达到了162.9mAh/g。但是，随着温度降低，磷酸铁锂电池电化学性能急剧下降，克容量发挥急剧减少，能量密度降低，导致磷酸铁锂电池在低温环境中的应用和推广受到较大限制。

提升磷酸铁锂电池的低温性能已成为锂离子电池研究的热点。低温环境下，由于电池阻抗增大，极化增强，电池的充放电性能降低，表现为充电慢及循环衰减快。因此，为了提高磷酸铁锂电池低温的充电能力，促进电池在低温环境下的应用，本发明从充电技术的角度，提供了一种磷酸铁锂电池在低温环境下的充电技术。

发明内容

本发明的主要目的是开发磷酸铁锂电池的低温充电技术。通过激活，避免了磷酸铁锂电池在低温环境下首次充电发生负极锂金属析出现象，通过阶梯恒流充电结合充电末期的脉冲充电减小了恒压充电的时间占比，提高电池在实际应用中的可充电能力，缩短充电时间，提升低温循环能力。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种磷酸铁锂电池的低温充电技术，所述低温充电首先进行激活过程，然后进行阶梯恒流充电结合脉冲充电。

所述激活过程包括以下步骤(S1)-(S3)：

(S1)设置一个低温环境下的充电电流I_a，一个常温环境下的充电电流I_b，一个充电截止SOC_a，一个放电截止电压V_min，两个充电截止电压V_a和V_max；

(S2)电池进行第1次低温下的恒流充放电和第1次常温下的恒流充放电；具体过程为：电池进行第1次低温环境下的恒流充放电，充电电流为I_a，充电截止电压为V_a或者充电截止为SOC_a，放电电流为I_a，放电截止电压为V_min；完成第1次低温环境下恒流充放电后，将电池置于常温环境下进行第1次常温下的恒流充放电，充电电流为I_b，充电截止电压为V_a或者充电截止SOC_a，放电电流为I_b，放电截止电压为V_min；

(S3)按照步骤(S2)的过程循环往复，使电池依次进行第2、第3、……、第n次的低温下恒流充放电和常温下恒流充放电；直至电池在低温环境下的充电不再发生负极锂金属析出现象，表现为库伦效率接近100％，或者对应的负极电位高于不析锂过电位。