[发明专利]蓄电池的充放电管理方法

说明书

本发明涉及蓄电池。特别涉及非水电解质蓄电池的充放电的管理方法。

近年来，手机和笔记本电脑等的无绳设备的普及令人注目，随之对于作为这些设备的电源的蓄电池的高容量化、高能量密度化的期望也不断地越来越高。

蓄电池中特别是以锂蓄电池为代表的非水电解质蓄电池，因输出电压高并且能量密度高，所以寄于很大的期望。近年来，用锂和过渡金属的复合氧化物作为正极，用吸收、放出锂的碳质材料作为负极的锂离子蓄电池正在实用化。

通常，非水电解质蓄电池充电到满充电状态为止、放电到完全放电状态为止。作为非水电解质蓄电池的充电方法如日本特开平5-111184号公报、日本特开平6-325794号公报、日本特开平7-240235号公报所公开的那样，广泛地采用用恒定电流将电池电压充电到设定值为止、然后用恒定电压充电到满充电为止的恒定电流恒定电压充电方式。在例如日本特开平6-189466号公报、日本特开平7-105980号公报、日本特开平7-235332号公报等中公开了检测这种满充电的方法。

图1和图2表示恒定电流恒定电压充电方式的充电电流值的时间变化率和充电容量的时间变化率。这些是用以往的条件对额定容量700mAh的锂离子蓄电池充电的结果。这时，首先用时间率0.7C(充电电流值＝500mA)进行恒定电流充电，其工作电压一达到4.1V，再用4.1V的恒定电压，使充电时间共计达到2小时，然后结束充电。

如图1所示，恒定电压充电时的充电电流值慢慢地降低下去。特别，如图2所示，在超过额定容量90％的那种高充电状态，充电电流值极小、充电速度非常慢。这样利用恒定电流恒定电压充电方式使蓄电池到达满充电状态需要很长的时间。

为了在这种恒定电流恒定电压充电方式中缩短充电时间，可以考虑采用加大恒定电流充电时的电流值的方法。但是，根据这种方法，则因恒定电压充电时充电电流值降低的程度变大，所以几乎不能缩短充电时间。另一方面，恒定电压充电时的电压值，就促进电解液的电解反应，使电池的循环寿命极其降低。

因此，至今没有找到如碱蓄电池那样地能用短时间对非水电解质蓄电池进行充电的快速充电方法。

本发明为解决前述问题，其目的在于提供能在短时间对蓄电池、特别是非水电解质蓄电池进行充电、并能提高其循环寿命的电池充放电管理方法。

本发明的蓄电池的充放电管理方法包含下述2个步骤中的至少一个步骤，即，用恒定电流对蓄电池进行充电，直到其工作电压到达规定的电压值为止的步骤，和用规定的电压对所述蓄电池进行充电的步骤，

并在所述蓄电池到达满充电前结束所述蓄电池的充电。

例如，用大于1C(时间率为1)的规定电流值对蓄电池进行恒定电流充电，在蓄电池的工作电压达到规定的电压值后，用比这种电压值低的电压值进行低电压充电，当蓄电池的充电容量到达小于额定容量90％的规定值时，停止充电。

在恒定电流恒定电压充电方式中，当进入到恒定电压充电模式时，充电电流值就逐渐降低。因此，在恒定电压充电模式中充电容量的增加率也随着时间而降低。因此，如果一面检测充电电流值对于时间的变化率或者充电容量的变化率，一面根据该充电电流值控制充电，则能在充电容量达到额定容量之前停止充电。这里，所谓额定容量为用现行的充电方式充电情况下的容量，表示满充电后的电池的放电容量。

此外，即使单纯地进行定时控制，也能在到达额定容量之前停止充电。这种场合，使定时器动作的时间器可以是恒定电流充电开始时或者恒定电压充电开始时的任何一个时间。

在锂离子蓄电池中令人满意的是使恒定电流充电时的充电率在1C以上，充电到大于4.1V的电压值为止，然后用小于该电压值的固定电压进行充电，直到蓄电池的充电容量达到其额定容量的90％为止。

采用这种充放电管理方法，则能在短时间充电。另外，特别在前述那样的恒定电流恒定电压充电方式中，因尽管初期的蓄电池的充电容量低，但能防止在高电压下保持蓄电池，所以还能抑制电解质的电解，并能提高蓄电池的循环寿命。

在本发明令人满意的状态中，在恒定电流充电中检测蓄电池的阻抗，得到的阻抗值大于规定值的场合，用比规定值(例如1C)小的电流值进行恒定电流充电，在阻抗值比该规定值小的场合，用大于规定值的电流值进行恒定电流充电。