[发明专利]一种锂离子电池充电优化方法

说明书

本发明提出了一种锂离子电池充电优化方法，属于锂离子电池技术领域。该充电优化方法包括以下步骤，首先使用第一阶段充电倍率对锂离子电池进行恒流充电，当电压达到锂离子电池充电截止电压时，使用第二阶段充电倍率对锂离子电池进行恒流充电，以此类推，直至第四阶段恒流充电，当电压达到锂离子电池充电截止电压时采用短时恒压充电，恒压充电时间达到预定时间时停止充电。本发明提出的充电优化方法可减少充电时间、降低容量损失、延长电池使用寿命，且电路容易实现。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池充电优化方法。

背景技术

化石能源的使用加重了环境污染，同时化石能源将会消耗殆尽，再次形成非常困难。锂离子电池具有能量密度高，循环性能好，自放电效应小，污染少等优点。它作为水力、风力、太阳能发电等新能源的载体，可解决化石能源短缺和环境污染等问题。目前，锂离子电池已经在手机，电脑，电动车等多个领域中被应用。但是锂离子电池在使用过程中仍有许多问题需要解决，其中减少充电时间和延长使用寿命是两个重要的方面。通过改进现有充电方法是一个很好的解决方案。目前主要使用的充电方法是恒流恒压充电。传统的恒流恒压充电技术的步骤包括，首先使用恒流充电，当电池电压达到充电限制电压时采用限制电压进行恒压充电，该方法不仅增加了充电时间，而且减少了电池使用寿命。中国专利CN101232110A对已有的恒流恒压充电方法进行了改进，其特征是将恒流恒压充电后的浮充电改为搁置。但是恒压充电过程仍会花费大量的时间，若恒压充电电压过小则电池充不满，电压过大则使电池长期处于高电压状态，仍然不利于延长电池的使用寿命。中国专利CN102891340A提出了一种阶梯式充电方法，其特征是对电池进行恒流充电后搁置一段时间，对电池进行放电，搁置后再次充电，以此类推，直至电池恒流充电搁置后的电压降小于某一数值或者充电容量达到额定容量时停止充电。此充电方法的充电停止准则会导致电池无法充满。特别是在电池开始使用时，容量一般会大于额定容量，根据额定容量来判定充电停止有不妥之处。该充电方法充放电一直使用低倍率充电，并且在充电，搁置，放电，搁置之间循环，无疑会增加充电时间，提高充电倍率会导致寿命减少。充电倍率减少会延长电池使用寿命，但会增加充电时间，反之亦然，这也是减少充电时间和延长电池使用寿命的矛盾之处。现有技术大多只关注一个方面，即减少充电时间和延长使用寿命其中之一，如何同时达到两种目的仍是一个难题。此外，对现有充电方法的改进常常伴随着容量损失。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可同时减少充电时间和延长电池使用寿命，并且尽可能的降低容量损失的充电方法。

为了解决上述问题，达到本发明的目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种锂离子电池充电优化方法，包括以下步骤：

使用预先确定的第一阶段充电倍率对锂离子电池恒流充电，当电压达到锂离子电池充电截止电压时，使用第二阶段充电倍率对电池恒流充电，直至电压达到锂离子电池的充电截止电压，再次更换为第三阶段充电倍率对电池恒流充电，充电至锂离子电池截止电压后，使用第四阶段充电倍率对电池恒流充电，电压达到锂离子电池充电截止电压时，使用该截止电压对电池进行短时恒压充电，恒压充电达到预定充电时间时停止充电。

其中，后一阶段恒流充电倍率小于前一阶段恒流充电倍率。

其中，第一阶段恒流充电倍率取值在被充电锂离子电池标准充电倍率与最大充电倍率之间，第四阶段恒流充电倍率取值在0.1C与0.3C之间，短时恒压充电时间在0min与5min之间。

其中，第一阶段和第四阶段恒流充电倍率以及短时恒压充电时间根据等效电路模型和锂离子电池容量衰减机理试验确定。

其中，根据等效电路模型，获得的电池充电时间(t)与第一阶段(C₁)和第四阶段(C₄)恒流充电倍率以及短时恒压充电时间(t’)数学表达式如下：