[发明专利]一种锂离子电池恒压阶跃充电方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池恒压阶跃充电方法。首先获取待充电锂离子电池电压、容量的数据，然后根据所获取的电压、容量数据确定恒压阶跃充电方法的充电参数，充电参数确定后，对锂离子电池进行恒压阶跃充电。充电方法为：先将待充电锂离子电池充电至设置的电压值，然后在后续充电过程中，每当电池容量升高量为设定值时，充电电压随之上升，电压上升量为锂离子电池的极化电压理论控制最大值，直至锂离子电池的充电容量达到其快速充电区间总容量。本发明中恒压阶跃充电方法，能够在保证电池寿命的前提下，有效提高电池的充电效率，对电动车辆的规模化应用提供了有利条件。

技术领域

本发明属于电池充电技术领域，具体涉及一种锂离子电池恒压阶跃充电方法。

背景技术

作为新能源的代表之一，锂离子电池具有能量密度高、放电电压高、质量轻、对环境友好等特点，广泛应用于电动汽车、电源储能装置等领域。在电动汽车的应用中，电池的充电时间一直以来制约着电动汽车产业的普及，已然成为电动汽车产业发展的瓶颈之一。相比于燃料汽车的随加随走，电动汽车的充电过程往往要花费数小时的时间，通过改善电池的充电方式，缩短电池的充电时间，将有利于电动汽车的进一步普及。

传统的锂离子电池的充电方法，主要包括恒压恒流充电、分步降流充电、恒压限流充电、逐渐降压充电、脉冲充电等，上述方法均是沿用于传统铅酸电池的充电方法。实际上，锂离子电池对电流的接受能力远优于传统的铅酸电池，所以沿用铅酸电池的充电理论对锂离子电池进行充电，充电阈值设置过低，并没有最大限度发挥锂离子电池的倍率优势，从而延长了锂离子电池的充电时间，降低了锂离子电池的充电效率。如申请号为201510189898.6名为《一种锂电池的分段充电方法》的中国发明专利，公开了一种对锂离子电池进行分段充电的方法，该方法应用于带有锂电池保护器的锂电池或锂电池组，在充电开始后，采用第一电流设定值对锂电池进行恒充；当锂电池电压值达到第一电压设定值时，采用弱于第一电流设定值的第二电流设定值对锂电池进行均充；当锂电池电压值达到第二电压设定值时，采用弱于第二电流设定值的第三电流设定值对锂电池进行浮充，直至锂电池的电压值达到最高电压值。该方法先将锂电池快速充至80%的电量，然后降低充电电流值，剩余20%的电量转为均充和浮充，直至将电池充满。该方法虽然充电速度较快，但是所用的第一电流值较大，电池经过循环后容量衰减率较大，不利于保持电池的循环性能。申请号为201710053448.3名为《一种锂离子电池的化成方法》的中国发明专利，公开了一种锂离子电池的化成方法。该方法首先采用不同的低电流将锂电池进行分段恒流充电，得到预化成后的锂离子电池，然后依次进行恒流充电、恒压充电、恒流放电、恒流充电、恒压充电，完成锂电池的化成过程。该方法用于锂电池的化成过程，即首次充电过程，充电效果好，在电池负极材料表面形成了更加致密的SEI膜，但是该方法涉及到的过程较多，方法较为繁琐。若能将该方法进一步优化，找出充电过程中使用充电电压、充电电流的规律，简化操作过程，将该方法应用于电池的充电过程，可能会有效提高锂离子电池的充电效率。

锂离子电池在使用过程中，电池自身的某些电性能会随着电池SOC（荷电状态）、高倍率充电等情况发生较大的变化。例如电池的直流内阻在低SOC以及高SOC下有大幅度的增加；电池在高倍率的充电过程中会加剧电池内部极化现象，使得电池寿命大幅缩短。申请号为201710488395.8名为《一种液态金属电池的建模方法》的中国发明专利，公开了一种液态金属电池特征参数的获取方法及液态金属电池的建模方法，首先获取电池电流、电压和充放电时间的测试数据，拟合得到开路电压UOC与SOC的函数关系，获取电性能参数与SOC的函数关系式，建立电池模型，该方法从理论上提供了电池电性能参数与电池SOC的关系，对电池使用过程的充放电参数的选取具有很好的指导作用。

在对锂离子电池的使用过程中，进一步缩短电池的充电时间，对充电速度进行控制，同时又不影响电池的循环性能和使用寿命，找到锂离子电池合适的快速充电方法，对锂离子电池领域的扩展将大有裨益。

发明内容