鋰硫電池充放電管理方法
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鋰電池充放電方法，尤其是一種能提高鋰硫電池的充放電穩(wěn)定性和延長其使用壽命的新型鋰電池充放電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰硫電池的壽命與充放電方法密切相關(guān)，一種好的充電方法可以增加鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。目前大多采用恒流恒壓的充放電方法，其工作過程為:在充電初期，進行恒流充電，當電池端電壓達到恒壓點時(一般鋰硫電池的電壓是2.7V)，轉(zhuǎn)為恒壓充電，當恒壓充電電流小到一定程度時(例如，恒流充電電流為50mA時，恒壓結(jié)束條件為5mA或ImA)，充電結(jié)束；而在電池放電時，當電池電壓達到放電截止電壓時(一般鋰硫電池的電壓是1.7V)，放電結(jié)束。這種深度充放電的方式，使得鋰硫電池的容量波動比較大而且會不斷衰減，并且由于總是處于閾值電壓，會發(fā)生更多的不可逆反應，縮短電池循環(huán)壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的之一在于提供一種新型的鋰硫電池充放電管理方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供一種鋰硫電池修復方法。
[0005]為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
[0006]一種鋰硫電池充放電管理方法，包括在鋰硫電池充、放電過程中，實時檢測鋰硫電池的容量和電壓，并且在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程中，將鋰硫電池的容量相對于鋰硫電池初始容量的降幅控制于40%以內(nèi)，同時還將鋰硫電池的電壓始終控制于一充電上限閾值和一放電下限閾值之間。
[0007]在一較為優(yōu)選的實施案例之中，所述鋰硫電池的初始電壓為2.3-3.0V，所述充電上限閾值為2.5-3.1V，所述放電下限閾值為1.4-2.0V。
[0008]進一步的，在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程內(nèi)的放電過程中，當鋰硫電池容量等于設定值且鋰硫電池電壓大于放電下限閾值時，則停止放電，所述設定值為鋰硫電池初始容量的60-95%。
[0009]更進一步的，在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程內(nèi)的放電過程中，當鋰硫電池電壓小于或等于放電電壓下限閾值時，則鋰硫電池容量設定值下調(diào)為現(xiàn)有設定值的60-95%。
[0010]進一步的，在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程內(nèi)的充電過程中，當鋰硫電池容量等于設定值且鋰硫電池電壓小于充電電壓上限閾值時，則停止充電。
[0011 ] 更進一步的，在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程內(nèi)的充電過程中，當鋰硫電池電壓大于或等于充電電壓上限閾值時，則鋰硫電池容量設定值下調(diào)為現(xiàn)有設定值的60-95%。
[0012]本發(fā)明還公開了一種鋰電池修復方法，包括:在經(jīng)多輪充放電循環(huán)后，且鋰硫電池的容量衰減至設定閾值時，將鋰硫電池通過0.02-0.2C充電到電壓為3.2-3.8V進行活化而修復電池，所述設定閾值為鋰硫電池初始容量的60-90%。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果包括:通過對鋰硫電池的充放電容量及充放電電壓進行控制，縮小鋰硫電池的充放電電壓窗口，且通過輔以進一步的鋰硫電池修復方法，可有效提高鋰硫電池的充放電穩(wěn)定性和延長其使用壽命。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明的一個方面提供了一種新型的鋰硫電池充放電管理方法，主要是通過容量控制，縮小充放電電壓窗口，從而提升鋰硫電池充放電的穩(wěn)定性和延長循環(huán)壽命。
[0015]進一步的講，在一典型實施方案之中，該鋰硫電池充放電管理方法可以包括:
[0016]在電池充電過程中，實時檢測鋰硫電池的容量和電壓，當容量等于固定值且電壓小于充電電壓上限閾值時，則停止充電；若電壓大于或等于充電電壓上限閾值時，則容量的降幅為上一輪充放電循環(huán)結(jié)束時(亦即，該一輪充放電循環(huán)開始時)鋰硫電池容量的10%。
[0017]在電池的放電過程中，實時檢測鋰硫電池的容量和電壓，當容量等于固定值且電壓大于放電下限閾值時，停止放電，若電壓小于或等于放電下限閾值時，則容量的降幅為上一輪充放電循環(huán)結(jié)束時鋰硫電池容量10%。
[0018]本發(fā)明通過采用容量和電壓域值控制的配合，可以使鋰硫電池表現(xiàn)出好的穩(wěn)定性和長的循環(huán)壽命。
[0019]本發(fā)明的另一方面提供了一種鋰硫電池的修復方法，其主要是通過0.02-0.2C將多次循環(huán)后的鋰硫電池充電到3.2-3.8V進行活化，提升其容量，修復電池。
[0020]以下結(jié)合若干較佳實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。
[0021]實施例1鋰硫電池初始電壓為2.4V，容量1000mAh/g，充電電壓上限域值為2.7V，充電電壓下限域值為1.6V。充放電程序為由初始電壓2.4V開始放電，當放電容量達到設定值900mAh/g時，放電停止，開始充電，當充電容量達到設定值900mAh/g時，充電結(jié)束，再次進入放電狀態(tài)，如此循環(huán)。若充放電過程中電壓達到1.6V或2.7V時，容量設定值值順次改為 800mAh/g，700mAh/g，600mAh/g，500mAh/go
[0022]實施例2鋰硫電池初始電壓為2.4V，容量1000mAh/g，充電電壓上限域值為2.7V，充電電壓下限域值為1.6V。充放電程序為由初始電壓2.4V開始放電，當放電容量達到設定值900mAh/g時，放電停止，開始充電，當充電容量達到設定值900mAh/g時，充電結(jié)束，再次進入放電狀態(tài)，如此循環(huán)。若充放電過程中電壓達到1.6V或2.7V時，容量設定值順次改為81OmAh/g，730mAh/g，660mAh/g，590mAh/go
[0023]實施例3鋰硫電池經(jīng)循環(huán)300圈后，容量由1000mAh/g，衰減至500mAh/g。將電池在0.05C下充電至3.8V，再進行0.2C循環(huán)放電，容量恢復為700mAh/g。
[0024]應當指出，以上所述本發(fā)明的【具體實施方式】，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鋰硫電池充放電管理方法，其特征在于包括在鋰硫電池充、放電過程中，實時檢測鋰硫電池的容量和電壓，并且在鋰硫電池的充放電循環(huán)過程中，將鋰硫電池的容量相對于鋰硫電池初始容量的降幅控制于40%以內(nèi)，同時還將鋰硫電池的電壓始終控制于一充電上限閾值和一放電下限閾值之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰電池充放電管理方法，其特征在于，所述鋰硫電池的初始電壓為2.3-3.0V，所述充電上限閾值為2.5-3.1V，所述放電下限閾值為1.4-2.0 V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰電池充放電管理方法，其特征在于，在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程內(nèi)的放電過程中，當鋰硫電池容量等于設定值且鋰硫電池電壓大于放電下限閾值時，則停止放電，所述設定值為鋰硫電池初始容量的60-95%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述鋰電池充放電管理方法，其特征在于，在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程內(nèi)的放電過程中，當鋰硫電池電壓小于或等于放電電壓下限閾值時，則鋰硫電池容量設定值下調(diào)為現(xiàn)有設定值的60-95%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰電池充放電管理方法，其特征在于，在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程內(nèi)的充電過程中，當鋰硫電池容量等于設定值且鋰硫電池電壓小于充電電壓上限閾值時，則停止充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述鋰電池充放電管理方法，其特征在于，在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程內(nèi)的充電過程中，當鋰硫電池電壓大于或等于充電電壓上限閾值時，則鋰硫電池容量設定值下調(diào)為現(xiàn)有設定值的60-95%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5中任一項所述鋰電池充放電管理方法，其特征在于還包括:在經(jīng)多輪充放電循環(huán)后，且鋰硫電池的容量衰減至設定閾值時，將鋰硫電池通過0.02-0.2C充電到電壓為3.2-3.8V進行活化而修復電池，所述設定閾值為鋰硫電池初始容量的60-90%ο
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰硫電池充放電管理方法，包括在鋰硫電池充、放電過程中，實時檢測鋰硫電池的容量和電壓，并且在鋰硫電池的每一輪充放電循環(huán)過程中，將鋰硫電池的容量相對于該一輪充放電循環(huán)開始時鋰硫電池容量的降幅控制于40%以內(nèi)，同時還將鋰硫電池的電壓始終控制于一充電上限閾值和一放電下限閾值之間。進一步的，本發(fā)明還公開了一種鋰硫電池的修復方法。利用本發(fā)明的方法可有效提高鋰硫電池的充放電穩(wěn)定性和延長其使用壽命。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN104600803
【申請?zhí)枴緾N201510041669
【發(fā)明人】張躍鋼, 丘勇才, 侯遠, 李桂珠, 劉美男, 周莉莎, 李宛飛
【申請人】中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月28日