CN105048019A - 锂离子电池充电方法 - Google Patents

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CN105048019A CN201510606890.5A CN201510606890A CN105048019A CN 105048019 A CN105048019 A CN 105048019A CN 201510606890 A CN201510606890 A CN 201510606890A CN 105048019 A CN105048019 A CN 105048019A
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陈杰
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Abstract

提供一种锂离子电池充电方法，包括以下步骤：以电流Ia对电池恒流充电至容量2-10％，然后静置，静置为时间ta；以电流Ib对电池继续恒流充电至容量40-70％，然后静置，静置时间为tb；以电流Ic将电池继续恒流充电至容量80-95％，然后静置，静置时间为tc；以及以恒压充电至电池容量的100％；其中Ib>Ia,Ic。本发明的充电方法有效减少电芯在大倍率充电过程中的温升；有效防止充电过程中的析锂；提升电芯循环可逆性，提高循环性能。

Description

锂离子电池充电方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池快速多步充电方法。
背景技术
锂离子电池运用范围的不断扩大，对于其运用条件的要求也愈加苛刻。随之而来的是锂离子电池行业必须解决的，如何提升锂离子电池在低温下的循环要求；如何解决锂离子电池在快速充电过程中，造成的可能影响循环性能的温升问题成为重要挑战。
通过改善电池的充电方式来提高电池的循环性能是最廉价的解决方法之一。专利CN102810700A和CN102195103A公开了多步充电的方法，随着电压的升高，充电电流不断减小；专利CN102742067A公开了多步恒流加恒压的方法充电，相比于常规的充电方法可以减少电池析锂，虽然对循环性能也有一定的提升，但由于在多步恒流充电中，随着容量增加充电电流逐渐减小，电芯的循环性能变差。同时，持续的充电会引起电池内部温度的不断上升，增加安全风险。随着对电池能量密度和充电速度需求的提升，目前常用的恒流加上恒压的两步充电或者电流逐渐减小的多步充电方法，已经不能满足人们的需求。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种快速多步充电方法，在不增加电池设计成本的同时，能够在短时间内达到较高的充电状态，而且有效减少电芯在大倍率充电过程中的温升；有效防止充电过程中的析锂；提升电芯循环可逆性，提高循环性能。
本发明提供一种锂离子电池充电方法，包括以下步骤：以电流Ia对电池恒流充电至容量2-10％，然后静置，静置为时间ta；以电流Ib对电池继续恒流充电至容量40-70％，然后静置，静置时间为tb；以电流Ic将电池继续恒流充电至容量80-95％，然后静置，静置时间为tc；以及以恒压充电至电池容量的100％；其中Ib>Ia,Ic。
所述电流Ia＞Ic、Ia＝Ic或Ic>Ia。
所述电流Ib为1-5C，Ia为0.1-0.7C，Ic为0.2-1C。
所述电流Ib为1.3-2C，Ia为0.3-0.5C，Ic为0.3-0.7C。
所述恒压充电的上限电压为4.2-4.5V，充电截止电流为0.01-0.1C。
所述静置时间ta、tb、tc为1秒～20分钟，ta、tb、tc可以相同或不同。
所述锂离子电池的正极包含钴酸锂。
所述锂离子电池的正极包含50wt.％以上的钴酸锂。
本发明的锂离子电池充电方法与现有技术相比具有以下三个突出优点：
1.能够有效减少电芯在大倍率充电过程中的温升；
2.能够有效防止充电过程中的析锂；
3.能够提升电芯循环可逆性，提高循环性能。
附图说明
图1是本发明一实施例的锂离子电池充电方法的流程图；
图2是锂离子电池直流内阻(DCR)随充电容量变化的曲线图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本发明提及的锂离子电池工艺及工具与传统工艺使用的基本相同，只是对充电方式进行了改进和研究，进而改善电池本身的电化学性能。
图1是示出电池充电方法的实施例的流程图。如图1所示，电池充电方法包括：以电流Ia对电池恒流充电至容量2-10％，然后静置，静置为时间ta(S1)；以电流Ib对电池继续恒流充电至容量40-70％，然后静置，静置时间为tb(S2)；以电流Ic将电池继续恒流充电至容量80-95％，然后静置，静置时间为tc(S3)；以及以恒压充电至电池容量的100％(S4)；其中Ib>Ia,Ic。
图2是锂离子电池直流内阻(DCR)随充电容量变化的曲线图，从图中可以看出随充电容量的增加内阻逐渐减小。因此，电池充电前期对电池产生热量的影响最大。因此在步骤S1中，采用较小电流Ia充电，一方面可以减少电芯过快产热或产热过多，另一方面可以提高电芯在低充电容量下循环的可逆性。
在步骤S2中，采用较大电流Ib充电，这是由于这一阶段是电芯充电稳定阶段，虽然较大的Ib由于散热相对较慢带来较大的温升，但对循环性能影响不大。
在步骤S3中，又采用较小电流Ic充电，因为充电后期，电流对产热影响较小，但是电流过大，过电位就越大，容易产生析锂或提前充电截止，较小的Ic对抑制电芯的析锂是有帮助的。
由于步骤S1中Ia对电芯产热，有较大影响，进而影响电芯的循环性能；步骤S3中Ic对电芯的析锂性能有影响，因此合适的Ia和Ic有利于提高电芯性能。故本发明通过调控充电过程中电流和充电容量的变化情况，能够减少锂离子电池充电产热积累出现峰值的情况，同时提高抗析锂能力，提高了电芯的循环性能。
此外，在充电的过程中引入静置，以缓解持续充电中可能由极化引起的析锂影响、更多的减少产热和提高循环性能；通过在充电过程中的静置，减弱生成热的持续积累的影响，以达到降温的效果。静置时间ta、tb、tc可以为1秒～20分钟，ta、tb、tc可以相同或不同。
本发明的一实施方式，充电电流Ib可以为1-5C，Ia可以为0.1-0.7C，Ic可以为0.2-1C。优选Ib可以为1.3-2C，Ia可以为0.3-0.5C，Ic可以为0.3-0.7C。
本发明的一实施方式，恒压充电的上限电压可以为4.2-4.5V，充电截止电流可以为0.01-0.1C。
充电电流Ia为0.1-0.7C，这是因为先采用较小电流Ia充电，当Ia小于0.1C时，充电时间太长，浪费时间；当Ia大于0.7C时，产热较多。
充电电流Ib为1-5C，这是因为较小电流充电后采用较大电流Ib充电，当Ib小于1C时，充电时间太长，浪费时间；当Ib大于5C时，不能明显缩短充电时间，产热和循环略有恶化。
充电电流Ic为0.2-1C，这是因为较大电流充电后又采用较小电流Ic充电，当Ic小于0.2C时，充电时间太长，浪费时间；当Ic大于1C时，有析锂风险。
本发明的一实施方式，选择Ia>Ic，可以减少析锂风险，提高循环性能。
本发明的另一实施方式，选择Ic>Ia，可以减少充电过程中产热，提高循环性能。
本发明的一实施方式，恒压充电的上限电压为4.2-4.5V，充电截止电流为0.01-0.1C。截止电流选择0.01-0.1C是为了充分充电和减少极化。
本发明的充电方式适用于任何锂离子电池，尤其对于正极材料中含有钴酸锂的电池体系，因为钴酸锂的直流电阻在低充电容量下很大，意味着的反应动力学较差，电极反应可逆性差，循环性能满足不了要求。本发明中的快速分步充电方法，第一步采用较小电流Ia充电，不但可以减少电芯过快产热或产热过多，重要的是能够提高钴酸锂体系在低充电容量下循环的可逆性；第二步，采用较大电流Ib充电，提高电芯的快充能力；第三步，又采用较小电流Ic充电，抑制电芯的析锂问题。这种充电方法既减少了充电过程中的反应热，又提高锂离子电池的反应可逆性，从而提高电芯的使用寿命。对于正极材料中含有总重量50％以上钴酸锂电芯更适宜用本发明的充电方法，当钴酸锂含量大于正极的50％时，本发明的充电方法使电芯的充电产热和循环性能有较大的改善，然而当钴酸锂含量小于正极的50％时或使用其他正极材料时，对电芯充电产热和循环性能改善较小。
以下实施例中的锂离子电池的正极材料包含锂酸锂，但本领域技术人员应当理解，本发明的充电方法不仅仅限定为包含钴酸锂的锂离子电池。
充电试验
实施例1
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh，依据该容量，在下文中，充电电流为1C时相当于2A。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为4A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为10％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例2
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为4A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为20％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例3
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为4A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例4
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为4A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为40％满充充电容量，Capb约60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例5
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为2A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例6
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例7
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为0.5A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例8
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为2A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例9
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为1A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例10
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为2A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例11
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为2A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约30％满充充电容量，Capb约为70％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例12
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为2A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为50％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例13
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为2A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为50％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例14
一种由正极(钴酸锂：三元＝5:5)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
实施例15
一种由正极(钴酸锂：三元＝6:4)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
对比例1
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为3A将电池继续恒流充电至4.4V，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
对比例2
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为4A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
对比例3
一种由正极(钴酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为2A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为2.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
对比例4
一种由正极(三元)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为2A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为3A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为2.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为70％满充充电容量。
对比例5
一种由正极(三元)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为4A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
对比例6
一种由正极(锰酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为3A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为2.5A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
对比例7
一种由正极(锰酸锂)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为4A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
对比例8
一种由正极(钴酸锂：三元＝3:7)、负极、隔膜、电解液及包装袋，再通过组装、化成及陈化等工艺制成的电池。常温条件下，此电池的满充充电容量为2000mAh。通过如下步骤对该电池充电：
使用电流Ia为1A将电池恒流充电至Capa，静置1min；
使用电流Ib为4A将电池继续恒流充电至Capb，静置1min；
使用电流Ic为0.5A将电池继续恒流充电Capc，静置1min；
待电池达4.4V时转恒压充电，至电流降至0.15A。
其中Capa约为30％满充充电容量，Capb约为60％满充充电容量和Capc分别约为90％满充充电容量。
性能测试
对按实施例1-15和对比例1-8的方法对锂离子电池进行充电测试，温度监控和析锂情况检查，测试结果参见表1。
测试一：锂离子电池的循环性能测试。在25℃下，将对比例1-8和实施例1-15锂离子电池各取5支，以给定的充电方法充电，满充静止5min后用以2A恒流放电至3.0V，如此反复进行充电和放电，分别计算锂离子电池循环50次、100次、200次和300次后的容量保持率。
n次循环后的容量保持率＝(第n次循环后的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。将每组的5支锂离子电池的n次循环后的容量保持率的平均值作为该锂离子电池的n次循环后的容量保持率。
测试二：充电过程电池表面温升在电芯表面中心部位，放上感温线并用耐热胶带粘紧，将感温线连入多路测温仪，按照测试一的循环方法，对电芯进行充放电测试，多路测温仪会记录下来电芯表面温度的变化。
测试三：在25℃下，将对比例1-8和实施例1-15锂离子电池各取3支，以给定的充电方法充电，满充静止5min后用以2A恒流放电至3.0V，如此反复进行充电和放电10次，最后满充截止，拆电池观察负极表面是否有析锂，等级分为：不析锂，轻微析锂、析锂和严重析锂。
表1.电芯测试结果
利用本发明方法对锂离子电池进行充电，除了能够缓解电池充电过程产热对电池性能的影响，还能够提高电池抗析锂性能。Ia对电芯产热，有较大影响，进而影响电芯的循环性能，Ic对电芯的析锂性能有影响，因此合适的Ia和Ic对电芯性能有较大的提高。故本发明通过调控充电过程中电流和充电容量的变化情况，能够减少锂离子电池充电产热积累出现峰值的情况，同时提高抗析锂能力，提高了电芯的循环性能。
从实施例1-15及对比例1-2可以看出，无论采用大单步电流加上恒压，或是采用大电流并逐渐减小电流的方式，对电芯的循环和产热都不利，采用逐步加大的充电方式还使析锂问题更加严重。采用较小的Ia充电，对于减小电芯产热及提高电芯的循环性能有较大帮助，这是由于较小的Ia可以提高电芯在低充电容量下循环的可逆性。通过优化充电方法，在没有增加充电时间的基础上，提升了电芯的循环性能，减少了电芯的产热。
从实施例1-4可以看出，随着容量Capa的增大产热逐渐减小，析锂不变，循环性能先提升再稳定。小电流充电至30％满充充电容量后，在更大充电容量时，小电流充电不会带来更好的循环性能。主要是由于较低充电容量下，电芯DCR较大，电流越小产热越少。到30％满充充电容量以上，DCR有所降低，电流对产热影响减弱。
从实施例5、6、3可以看出，随着电流Ib的增大产热逐渐增大，析锂不变，循环性能稳定，当电流提升到4A后循环性能略有变差。这是由于Ib处于电芯充电稳定阶段，较大的Ib由于散热相对较慢带来较大的温升，但循环性能没有恶化，可以用较大的Ib电流来提高电芯的快充能力。
从实施例6-8可以看出，随着电流Ia的增大产热逐渐增大，析锂不变，循环性能略有变差，当电流提升到2A后循环性能明显变差。由于低充电容量下电芯DCR大，电芯的可逆差，越大的电流相对产热就越多，同时电流过大时对循环性能造成伤害。
从实施例8-10可以看出，随着电流Ic的增大产热基本不变，析锂变差，在电流为2A出现析锂，循环性能略有变差。从实施例13、8、11可以看出，随着电流Capb的增大，电芯的产热、析锂和循环性能基本不变，当Capb大于70％后产热和循环性能略有变差。充电后期，电流对产热影响较小，但是电流过大，过电位就越大，容易产生析锂或提前充电截止，所以合适的Ic对电芯性能是有帮助的。
从实施例3，14-15，对比例4-8可以看出，当钴酸锂含量大于正极的50％时，本发明的充电方法使电芯的充电产热和循环性能有较大的改善，然而当钴酸锂含量小于正极的50％时或使用其他正极材料时，对电芯充电产热和循环性能改善较小。这是由于材料的特性决定的，钴酸锂的DCR在低充电容量下很大，所以较小的Ia电流充电非常有利于保护电芯，其他材料该特征不明显，所以影响较小。
需要说明的是，根据上述说明书的揭示和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种锂离子电池充电方法，其特征在于：包括以下步骤：
以电流Ia对电池恒流充电至容量2-10％，然后静置，静置为时间ta；
以电流Ib对电池继续恒流充电至容量40-70％，然后静置，静置时间为tb；
以电流Ic将电池继续恒流充电至容量80-95％，然后静置，静置时间为tc；以及
以恒压充电至电池容量的100％；
其中Ib>Ia,Ic。
2.根据权利要求1所述的锂离子充电方法，其特征在于：所述电流Ia＞Ic、Ia＝Ic或Ic>Ia。
3.根据权利要求1所述的锂离子充电方法，其特征在于：所述电流Ib为1-5C，Ia为0.1-0.7C，Ic为0.2-1C。
4.根据权利要求3所述的充电方法，其特征在于：所述电流Ib为1.3-2C，Ia为0.3-0.5C，Ic为0.3-0.7C。
5.根据权利要求1所述的锂离子充电方法，其特征在于：所述恒压充电的上限电压为4.2-4.5V，充电截止电流为0.01-0.1C。
6.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于：所述静置时间ta、tb、tc为1秒～20分钟，ta、tb、tc可以相同或不同。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池充电方法，其特征在于：所述锂离子电池的正极包含钴酸锂。
8.根据权利要求6所述的锂离子电池充电方法，其特征在于：所述锂离子电池的正极包含50wt.％以上的钴酸锂。
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