[发明专利]改进型动力锂离子电池CC-CV充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及锂离子电池的充电方法。

背景技术

目前，动力锂离子电池普遍采用传统的先恒流再恒压(CC-CV)充电 方式。这种方式中，恒流阶段采用固定的低倍率电流(一般为0.3C)对电 池进行充电，当达到充电电压上限限值(一般为4.2V)时，再转换为恒压 限流的方式，保持充电电压不变逐步降低充电电流，至充电电流降至足够 小(一般为0.05C)则完成充电过程。这种传统CC-CV充电方式存在如下 缺点：(1)由于在电池充电初始阶段，电池的极化现象非常明显，充电过 程中极化电压增加很快。传统CC-CV充电方式并没有考虑电池初始状态变 化，开始充电阶段就采用大电流(0.3C-1C)进行充电，造成在充电初期 极化电压的迅速上升，导致电池的使用寿命缩短。(2)CC-CV充电过程中， 恒流充电过程是电池的快速充电过程，恒流充电的主要目的是提高电池的 充电电流，在尽量短的时间内充入较多容量，实现充电的快速性。但是传 统CC-CV充电方式的恒流充电过程，由于采用充电电流倍率低 (0.3C-0.4C)，并不能充分发挥动力锂离子电池的高倍率特性，导致实际 电池的充电时间过长，电池的利用效率降低。(3)恒流转恒压是CC-CV充 电的关键点，恒流转恒压意味着电池快速充电的结束，满充过程的开始。 依据电池的两端效应可知，在恒压阶段，通过降低充电电流的方式，降低 电池的极化电压，实现在上限电压允许情况下达到最大的充电容量。传统 CC-CV充电方法恒流转恒压的起始点一般选择在电池端电压达到上限电压 的时刻。然而，电池极化电压已经在这个时刻之前发生突变，达到了较大 幅值。因此，传统恒压充电阶段多是在极化电压较高点进行恒压充电，端 电压保持很高完成充电，使电池寿命受到很大影响。而且在这个阶段，极 化电压变化率较高，电池的端电压控制空间较小，加之电池极化现象的滞 后性，电池端电压很难长期控制在上限电压以下充电，因此，电池的电流 下降过程很快，直接影响电池充电容量，延长了恒压充电时间。(4)未考 虑充电温度和电池容量的影响。传统CC-CV充电方法，环境温度变化，而 充电电流固定不变，这对充电效率影响很大；当电池出现容量衰退后，相 同倍率对应的充电电流也会发生变化，如果采用原额定容量对应的电流对 电池进行充电，电池的极化现象和发热现象严重。因此，需要对老化后的 电池进行容量修正，同时对充电电流进行修正，才能保证电池充电的安全 性和无损性。

综上所述，对动力锂离子电池采用传统的CC-CV充电方式存在诸多问 题，亟待改进和解决。

发明内容

本发明需解决的问题是针对动力锂离子电池特性提供一种改进型 CC-CV充电方法，有效提高电池的充电容量和充电效率，兼顾电池长寿命 与高效利用。

为解决上述问题，本发明所采取的基本技术方案为：改进型动力锂离 子电池CC-CV充电方法，其步骤为：

(1)首先采用0.1C～0.3C电流对锂离子电池进行预充电；

(2)当充电容量达到电池总容量的5％时，提升充电电流进入恒流 充电阶段；

(3)当电池极化电压突变时，进入恒压充电阶段。

具体的，所述恒流充电阶段的电流取I_CC＝(K_T×K_C)×(K_A×C_N)＝K_C′×C_A，

其中，K_C表示电池的实际倍率系数，K_C′＝K_C×K_T，K_C为电池常温充放电 倍率，K_T为电池的温度系数；C_A表示电池的实际容量，C_A＝K_A×C_N，C_N为 电池的额定容量，K_A为电池的容量衰退系数。

所述电池在环境温度为20一45℃时，电池的温度系数取K_T＝1，电池 常温充放电倍率取K_C＝(0.5～1)。