[发明专利]一种锂金属电池模组以及充放电控制方法

说明书

本发明属于电池制造技术领域，公开了锂金属电池模组以及充放电控制方法，电池模组包括多个锂金属电池单体电芯和电池管理系统，电池管理系统包含转换效率可调节的变压系统，所有锂金属电池单体电芯分别与电池管理系统单独连接，充电时，电池管理系统控制所有锂金属电池单体电芯或所有第一电芯组合并联联组；放电时，电池管理系统控制锂金属电池单体电芯或所述第二电芯组合逐一放电；电池管理系统实时检测锂金属电池联组的端电压，并通过变压系统调节锂金属电池联组的端电压至额定电压，能够有效提高锂金属电池模组的循环性能，延长锂金属电池模组的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电池充放电技术领域，特别涉及一种锂金属电池模组以及充放电控制方法。

背景技术

锂金属电池模组由多个锂金属电池单体电芯组成。常规的锂金属电池模组采用的充放电方式为：根据用电设备所需额定电压对单体电芯以固定的方式进行串并联组合，然后进行充放电。

如果以常规模组组装方式获得的锂金属电池模组存在以下几个问题：

1、按照现有的充电方法，锂金属电池模组的充电电流较大，导致锂金属电池单体电芯负极表面的锂以较快的速率发生沉积，极易发生不均匀沉积而产生锂枝晶，大大降低了锂金属电池模组的循环性能；

2、按照现有的放电方法，只能按照和充电过程相同的放电线路放电，无法精准的控制每一个锂金属电池单体电芯的放电电压和电流，而本申请的研究人员经过长期的研究偶然发现，相同充放电电流比例非常不利于锂金属单体电芯的循环性能；

3、由于锂电池电芯在出厂后的长期使用中，各个锂电池电芯之间会逐渐产生一定的性能差异，故同一锂金属电池模组内的多个锂电池电芯之间存在不一致性，锂金属电池模组在连续充放电循环后，会导致锂电池电芯的状态(如SOC、电压等)产生更大的差异，即同一锂金属电池模组内的多个锂电池电芯之间的不一致性在连续充放电循环后变得更大，导致充电时部分锂金属单体电池过充或者过放，将加速锂金属电池模组性能衰减，并最终导致锂电池模组过早失效。

因此，提供一种锂金属电池模组以及模组内部充放电方法来解决上述问题，是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锂金属电池模组以及充放电控制方法，能够精准地控制每一个锂金属电池单体电芯，通过锂金属电池单体电芯的自由串并联进行充放电，有效提高锂金属电池模组的循环性能，延长锂金属电池模组的使用寿命。

本发明提供一种锂金属电池模组，所述电池模组包括多个锂金属电池单体电芯和电池管理系统，所述电池管理系统包含转换效率可调节的变压系统，所有所述锂金属电池单体电芯分别与所述电池管理系统单独连接，所述电池管理系统根据电流电压输入输出情况控制所有所述锂金属电池单体电芯进行自由串并联组，并通过变压系统调整联组两端的电压至额定电压。

作为优选，所述锂金属电池单体电芯的负极为锂金属、锂铟合金、锂铜合金、锂锡合金、锂镁合金以及其他含锂单质材料的金属负极。

作为优选，所述转换效率可调节的变压系统的功率转换效率为60％～100％。

本发明还提供一种锂金属电池模组的充放电控制方法，充电时，所述电池管理系统控制所有所述锂金属电池单体电芯或所有第一电芯组合并联联组，每个所述第一电芯组合由多个锂金属电池单体电芯组成。

本发明还提供一种锂金属电池模组的充放电控制方法，放电时，所述电池管理系统控制所述锂金属电池单体电芯或第二电芯组合逐一放电，每个所述第二电芯组合由多个锂金属电池单体电芯组成。

本发明还提供一种锂金属电池模组的充放电控制方法，充电时，所述电池管理系统控制所有所述锂金属电池单体电芯或所有第一电芯组合并联联组；

放电时，所述电池管理系统控制所述锂金属电池单体电芯或所述第二电芯组合逐一放电；