[发明专利]一种锂离子电池快速充电方法

摘要

本发明提出的一种锂离子电池快速充电方法，属于电池管理技术领域，该方法根据标定的电池模型，计算电池的负极过电势观测值；根据负极过电势观测值大小及预先设定好的析锂电势警戒阈值对充电电流进行在线动态控制；使负极过电势观测值最终稳定在析锂电势警戒阈值附近±5mV以内，直至端电压达到截止电压上限；本发明实现了电池充电过程负极过电势始终位于析锂临界电势上，保证了电池不发生析锂，延长了电池寿命，提升了电池安全，同时提高了电池的充电速度。

主权项

1.一种锂离子电池快速充电方法，其特征在于，该方法根据标定的电池模型，计算电池的负极过电势观测值；根据负极过电势观测值大小及预先设定好的析锂电势警戒阈值对充电电流进行在线动态控制：当负极过电势观测值高于析锂电势警戒阈值时，提高充电电流倍率，且负极过电势观测值与析锂电势警戒阈值差值越大，电流提高越快；当负极过电势观测值低于析锂电势警戒阈值时，降低充电电流倍率，且负极过电势观测值与析锂电势警戒阈值差值越大，电流降低越快；使负极过电势观测值最终稳定在析锂电势警戒阈值±5mV以内，直至端电压达到截止电压上限；该方法具体包括以下步骤：步骤1)采用带有参比电极的三电极锂离子电池，为三电极锂离子电池施加不同充电电流倍率的恒流充电得到电池模型中各种物理参数和电化学参数的准确值，以完成电池模型的标定；步骤2)用标定好的电池模型，进行时刻k负极过电势观测值的计算，得到该时刻负极过电势观测值大小；步骤3)设置析锂电势警戒阈值：该析锂电势警戒阈值为固定值，或者在保证电池安全的前提下选用随时刻k改变的析锂电势警戒阈值；步骤4)用标定好的电池模型和选定的计算负极过电势观测值的控制算法，计算时刻k电流调整值和调整后的电流值，并用调整后的电流值为电池充电；步骤5)不断重复步骤2)‑步骤4)，使负极过电势最终稳定在析锂电势警戒阈值±5mV；重复时，时刻k的递进值为1‑30s中的任意值，步骤3)中的析锂电势警戒阈值保持不变或随时刻k改变；步骤6)当端电压达到截止电压上限时，停止充电；所述步骤1)具体包括以下步骤：步骤1.1)制作对任何种类的锂离子电池都能重制出相同工艺的带有参比电极的三电极锂离子电池，所述参比电极能提供稳定参比电位，包括金属锂、镀锂铜丝、锡锂合金；步骤1.2)对该三电极电池施以不同温度、不同充电电流倍率的恒流充电流程，得到各个温度下、各个倍率的电池端电压、正极电压和负极电压充电曲线；步骤1.3)选定能够反映负极过电势的电池模型，根据各温度、不同充电电流倍率下的电池端电压曲线，采用参数辨识算法标定电池模型参数；该模型的计算值为电池端电压；所述步骤2)具体包括以下步骤：步骤2.1)选择用于负极过电势观测值计算的基于电压反馈的控制算法；步骤2.2)根据步骤2.1)选定的控制算法，确定该控制算法的控制参数；所述控制参数确定后，不再发生变化；或者，在充电过程中根据电池使用环境、电池自身状态的变化重新确定控制参数；步骤2.3)测量k时刻电池端电压，根据步骤1.3)标定的电池模型得到端电压模型计算值；计算该时刻端电压测量值与端电压模型计算值之差；步骤2.4)根据步骤2.2)确定的控制参数值和k时刻下电池端电压测量值与模型计算值之差，计算该时刻的负极过电势观测调整值以及负极过电势观测值。