[发明专利]快速电池充电系统

说明书

本公开内容披露了一种快速电池充电系统。所述系统包括具有25％至35％的负极孔隙率和xsubgt;0/subgt;的负极负载量的锂二次电池。另外，所述系统包括存储单元，其存储与负极负载量(xsubgt;0/subgt;)相关的信息和查找表，所述查找表用于映射由二次函数表示的与充电电流的C‑速率相关的上限条件的第一系数信息。另外，所述系统包括充电控制设备，当锂二次电池的充电开始时，所述充电控制设备从存储单元读取与负极负载量(xsubgt;0/subgt;)相关的信息，根据查找表确定表示上限条件的二次函数的第一系数信息，使用第一系数信息确定充电电流的C‑速率范围，并将满足所确定的C‑速率范围的充电电流提供给锂二次电池。

技术领域

本公开内容涉及一种锂二次电池的快速充电系统，更具体地，涉及一种设计为获得最大能量密度和最大快速充电性能的锂二次电池的快速充电系统。

本申请要求2017年9月26日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0124420号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。

背景技术

锂二次电池的应用正在迅速扩展，不仅包括诸如手机、笔记本电脑、智能手机和智能平板电脑的移动装置，还包括电动车辆(EV、HEV、PHEV)或高容量储能系统(ESS)。

在将锂二次电池应用于车辆和信息通信装置时，快速充电被认为是重要的技术。

快速充电期间出现的最大问题是在负极表面上形成(沉积)的锂枝晶。在此，负极材料通常是石墨。锂枝晶堵塞负极表面并阻碍锂在充电和放电期间的移动。另外，锂枝晶会与电解液发生副反应，并且不利地影响锂二次电池的寿命性能。

有利于快速充电的负极材料包括硬碳、软碳和石墨烯。这些材料被认为是能够代替石墨的材料。然而，由于这些材料具有高的不可逆容量和基于锂金属的低电位，因此它们降低了锂二次电池的平均电压。当平均电压降低时，锂二次电池的能量密度降低。

因此，仅通过调整负极材料来改善锂二次电池的快速充电性能存在限制。也就是说，适当选择负极材料可以减少快速充电期间的锂枝晶沉积，但是能量密度降低。为了克服这种限制，需要一种提供快速充电性能同时防止锂二次电池的能量密度降低的适当电池设计。

发明内容

技术问题

本公开内容是在如上所述的现有技术的背景下设计的，并且本公开内容旨在提供这样一种系统，这种系统在如通常那样使用石墨基材料作为负极材料的同时设计负极负载量以确保高能量密度，并且根据所设计的负极负载条件，在最佳条件下对锂二次电池进行快速充电。

技术方案

为了实现上述目的，根据本公开内容的快速电池充电系统包括：锂二次电池，所述锂二次电池具有25％至35％的负极孔隙率和x₀的负极负载量；存储单元，所述存储单元存储与负极负载量(x₀)相关的信息和查找表，所述查找表用于映射由二次函数表示的与充电电流的C-速率相关的上限条件的第一系数信息；以及充电控制设备，所述充电控制设备从所述存储单元读取与负极负载量(x₀)相关的信息，根据查找表确定表示上限条件的二次函数的第一系数信息，使用第一系数信息确定充电电流的C-速率范围，并将满足所确定的C-速率范围的充电电流提供给锂二次电池。

根据一个方面，所述查找表可进一步包括用于映射由二次函数表示的与充电电流的C-速率相关的下限条件的第二系数信息的数据，并且所述充电控制设备可被配置为：从所述存储单元读取与负极负载量(x₀)相关的信息，根据查找表确定表示上限条件的二次函数的第一系数信息和表示下限条件的二次函数的第二系数信息，使用所确定的第一系数信息和第二系数信息来确定充电电流的C-速率范围，以及将满足所确定的C-速率范围的充电电流提供给锂二次电池。