鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，其特征是：鋰離子動(dòng)力電池采用充電步驟、第一間歇步驟、放電步驟和第二間歇步驟構(gòu)成間隔式循環(huán)電流充電機(jī)制；在充電過程中對(duì)整體充電過程的任意步驟實(shí)施監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)測(cè)到達(dá)電壓閥值時(shí)即終止充電。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用間隔式循環(huán)電流充電，充電間歇中加載恒定電流進(jìn)行放電的快速充電方法，可以避免電池充放電過程中出現(xiàn)歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化的質(zhì)量問題。大大降低了電池內(nèi)部不良反應(yīng)的產(chǎn)生，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
【專利說明】鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子充電方法，尤其涉及一種鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以鋰離子動(dòng)力蓄電池為能源的電動(dòng)車被認(rèn)為是21世紀(jì)的綠色工程。它的出現(xiàn)將汽車工業(yè)的發(fā)展帶入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。目前，電動(dòng)車核心部件中的電動(dòng)機(jī)、控制器和車體三大部件在理論和技術(shù)上已較為成熟，而另兩大部件蓄電池、充電器的發(fā)展還不能滿足電動(dòng)車的要求，有一些理論和技術(shù)問題還有待攻關(guān)，現(xiàn)已成為影響電動(dòng)交通工具發(fā)展的瓶頸。雖然近年來蓄電池自身的技術(shù)有了不小的進(jìn)步，但作為其能量再次補(bǔ)充的充電器的發(fā)展非常緩慢，傳統(tǒng)的常規(guī)充電時(shí)間過長(zhǎng)，快速充電技術(shù)至今仍未能完全解決，嚴(yán)重地制約著電動(dòng)車的發(fā)展。自蓄電池問世以來，由于各種技術(shù)條件的限制，所采用的充電方法均未能遵從電池內(nèi)部的物理化學(xué)規(guī)律，使整個(gè)充電過程存在著嚴(yán)重的過充電和析氣等現(xiàn)象，充電效率低。電動(dòng)車用動(dòng)力蓄電池與一般蓄電池還有所不同，它以較長(zhǎng)時(shí)間中等電流持續(xù)放電為主，間或以大電流放電，用于起動(dòng)、加速或爬坡。一般來說，電動(dòng)車用蓄電池多工作在深度充放電工作狀態(tài)。因此，對(duì)電動(dòng)車用動(dòng)力蓄電池的快速充電提出了不同于常規(guī)電池的要求，它必須具有充電時(shí)間短、對(duì)蓄電池使用壽命影響小以及充滿電判斷準(zhǔn)確的特點(diǎn)。
[0003]目前，普遍采用的充電方式為連續(xù)不間斷的的充電方式。根據(jù)電化學(xué)動(dòng)力原理，電池在充放電過程中一般存在著歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化。由于電池極化的存在這種連續(xù)不間斷的充電方式加劇了電池內(nèi)部的不良反應(yīng)，并不能很好的達(dá)到快速充電的目的。專利申請(qǐng)?zhí)?201210379266.2公開了一種應(yīng)用于磷酸鐵鋰電池組的快速充電中的控制溫度和充電功率的快速充電方法，通過將電池溫度劃分為幾個(gè)區(qū)間，不同的溫度范圍內(nèi)，電池管理系統(tǒng)控制充電機(jī)輸出不同的功率來給使電池組以適當(dāng)?shù)碾娏鞒潆?，并且用加熱器在低于設(shè)定溫度的時(shí)候加熱，溫差大于設(shè)定溫度的時(shí)候風(fēng)機(jī)降溫來保證磷酸鐵鋰電池組在允許溫度范圍內(nèi)充電。本發(fā)明目的是考慮了溫度對(duì)電池的影響，提高了動(dòng)力電池的充電量，希望延長(zhǎng)其使用壽命；為了提高電池的安全性，電池在高溫時(shí)用風(fēng)機(jī)降溫，低溫時(shí)用加熱器加熱，保證電池工作在合適的溫度范圍內(nèi)，提高電池的使用安全性。該方法采用控制溫度和充電功率的方法進(jìn)行快速充電，通過電池管理系統(tǒng)控制并不能真正實(shí)現(xiàn)快速充電，而且方法復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，能夠降低電池極化反應(yīng)，保證快速充電；同時(shí)減少電池析氣量，溫升低；充電量足，充電效率高，避免過充電，電池的容量和壽命得以提高。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:一種鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，其特征是:鋰離子動(dòng)力電池采用充電步驟、第一間歇步驟、放電步驟和第二間歇步驟構(gòu)成間隔式循環(huán)電流充電機(jī)制；在充電過程中對(duì)整體充電過程的任意步驟實(shí)施監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)測(cè)到達(dá)電壓閥值時(shí)即終止充電。
[0006]所述間隔式循環(huán)電流充電方式中充電步驟的充電電流為恒定電流。
[0007]所述間隔式循環(huán)電流充電方式中充電步驟的充電時(shí)間為2秒到60秒。
[0008]所述間隔式循環(huán)電流充電方式中第一間歇步驟的間歇時(shí)間為I秒到3秒。
[0009]所述間隔式循環(huán)電流充電方式中放電步驟的放電時(shí)間為0.5秒到3秒，所述間隔式循環(huán)電流充電方式中放電步驟的放電電流為恒定電流，放電電流為電池容量C的0.2C至IC倍率。
[0010]所述間隔式循環(huán)電流充電方式中第二間歇步驟的間歇時(shí)間為0.5秒到3秒。
[0011]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用間隔式循環(huán)電流充電，充電間歇中加載恒定電流進(jìn)行放電的快速充電方法，可以避免電池充放電過程中出現(xiàn)歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化的質(zhì)量問題。大大降低了電池內(nèi)部不良反應(yīng)的產(chǎn)生，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合較佳實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0013]實(shí)施例
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，鋰離子動(dòng)力
電池快速充電的具體步驟是:充電——第一間歇------放電------第二間歇構(gòu)成間隔
式循環(huán)電流充電機(jī)制；在充電過`程中對(duì)整體充電過程的任意步驟實(shí)施監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)測(cè)到達(dá)電壓閥值時(shí)即終止充電。采用常規(guī)的計(jì)算機(jī)與充放電設(shè)備(Arbin測(cè)試設(shè)備)連接實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為0.1秒或采用數(shù)據(jù)采集器。
[0015]根據(jù)電化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理:電池在充放電過程中一般存在三種極化
[0016]1、歐姆極化，隨電流的降低而減小，電流消失，極化消失；
[0017]2、電化學(xué)極化，隨電流的降低在微秒內(nèi)迅速下降；
[0018]3、濃差極化，由于傳遞過程的緩慢，靠自然擴(kuò)散，隨電流的降低在幾秒內(nèi)降低或消除。
[0019]間隔式循環(huán)電流充電方式中充電步驟的充電電流為恒定電流。間隔式循環(huán)電流充電方式中充電步驟的充電時(shí)間為2秒到60秒，可以控制極化。
[0020]通過第一間歇步驟，間隔式循環(huán)電流充電方式中第一間歇步驟的間歇時(shí)間為I秒到3秒，可以降低或消除極化；
[0021]通過放電步驟，所述間隔式循環(huán)電流充電方式中放電步驟的放電時(shí)間為0.5秒到3秒，所述間隔式循環(huán)電流充電方式中放電步驟的放電電流為恒定電流，放電電流為電池容量C的0.2C至IC倍率，可以降低極化，降低電池電壓峰值。其中電流范圍的選取決定快速充電的效率，電池容量C的倍率:如電池容量=5Ah，0.2C倍率=0.2*5=1A的電流；
[0022]通過第二間歇步驟，所述間隔式循環(huán)電流充電方式中第二間歇步驟的間歇時(shí)間為
0.5秒到3秒，可以降低或消除極化，降低電壓峰值。
[0023]對(duì)比例與實(shí)施例采用電池化學(xué)性能基本一致的7000mAh鋰離子動(dòng)力電池，電池體系采用LiFePCM正極材料，負(fù)極為石墨。
[0024]表一
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，其特征是:鋰離子動(dòng)力電池采用充電步驟、第一間歇步驟、放電步驟和第二間歇步驟構(gòu)成間隔式循環(huán)電流充電機(jī)制；在充電過程中對(duì)整體充電過程的任意步驟實(shí)施監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)測(cè)到達(dá)電壓閥值時(shí)即終止充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，其特征是:所述間隔式循環(huán)電流充電方式中充電步驟的充電電流為恒定電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，其特征是:所述間隔式循環(huán)電流充電方式中充電步驟的充電時(shí)間為2秒到60秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，其特征是:所述間隔式循環(huán)電流充電方式中第一間歇步驟的間歇時(shí)間為I秒到3秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，其特征是:所述間隔式循環(huán)電流充電方式中放電步驟的放電時(shí)間為0.5秒到3秒，所述間隔式循環(huán)電流充電方式中放電步驟的放電電流為恒定電流，放電電流為電池容量C的0.2C至IC倍率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子動(dòng)力電池快速充電方法，其特征是:所述間隔式循環(huán)電流充電方式中第二間歇步驟的間歇時(shí)間為0.5秒到3秒。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK103633390SQ201310694416
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】張娜, 張火成 申請(qǐng)人:天津力神電池股份有限公司