CN110797597A - 一种锂离子电池恒压阶跃充电方法 - Google Patents
一种锂离子电池恒压阶跃充电方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110797597A CN110797597A CN201810863902.6A CN201810863902A CN110797597A CN 110797597 A CN110797597 A CN 110797597A CN 201810863902 A CN201810863902 A CN 201810863902A CN 110797597 A CN110797597 A CN 110797597A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charging
- lithium ion
- ion battery
- voltage
- capacity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007600 charging Methods 0.000 title claims abstract description 249
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 145
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 140
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 114
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 21
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 claims description 13
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010278 pulse charging Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
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。
Description
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
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种锂离子电池恒压阶跃充电方法。使用该方法对锂离子电池充电过程中，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，所述充电参数包括阶跃区间总容量和阶跃区间每个区间的容量。上述充电参数确定后，对锂离子电池进行恒压阶跃充电，具体方法为：先将待充电锂离子电池充电至设置的电压，然后在后续充电过程中，每当电池容量升高量为上述阶跃区间每个区间的容量时，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，至此，充电过程完成。本发明中恒压阶跃充电方法，将极化电压控制在一定水平范围之内，保证在电池充电过程中充电曲线一直贴合自身充电能力，自动调节电池在充电过程中不同荷电状态下同一极化电压对应的充电电流，使得电池的充电速度可控。采用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，缩短充电时间，有效提高电池的充电效率；更进一步地，减少了电池更换模式下备用电池组的数量，对电动车辆的规模化应用提供了有利条件。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明提供了一种锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01，计算得出待充电锂离子电池的极化电压理论控制最大值Vpcmax；
S02，将S01中所述待充电锂离子电池采用设定的方式进行充电，获取充电过程中所述待充电锂离子电池电压U0、容量C0、容量C1的数据；
S03，将S01中所述待充电锂离子电池恒流充电，同时测试所述待充电锂离子电池直流内阻的变化，获取充电过程中所述待充电锂离子电池电压U1、容量C2的数据；
S04，根据S01-S03中获取的数据确定恒压阶跃充电方法的充电参数，所述充电参数包括阶跃区间总容量C3、阶跃区间每个区间的容量Cx；
S05，采用电流IN将S01中所述待充电锂离子电池充电至电压为U1，然后每当所述待充电锂离子电池容量升高Cx，充电电压随之上升Vpcmax，直至所述待充电锂离子电池的充电容量达到其快速充电区间总容量C4。
目前锂离子电池常用的充电方法，主要是沿用于传统铅酸电池的充电方法。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。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，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。
本发明从目前锂离子电池常用的恒压恒流充电方法入手，获取在上述充电方法中，锂离子电池的电性能参数。以此参数为基准，寻求一种能够符合锂离子电池自身充电能力的充电方法，在保证电池循环寿命的前提下，缩短电池的充电时间，提高电池的充电效率。以恒压恒流充电过程中电压、容量等电性能参数为基准，可靠性高，能够客观反映充电过程中电池内部的实际情况。
进一步地，所述极化电压理论控制最大值Vpcmax=Vmax-Vocv，所述Vmax为所述待充电锂离子电池的最高允许充电电压，所述Vocv为所述待充电锂离子电池容量为100%时的开路电压值。通过计算得出极化电压理论控制最大值，得出电池的极化电压水平，在充电过程中将极化电压控制在一定水平范围之内，保证在电池充电过程中充电曲线一直贴合自身充电能力，充分发挥锂离子电池的充电优势，提高充电效率。
进一步地，S02中包括如下步骤：将所述待充电锂离子电池以电流I1充电至极化电压为Vpcmax，获取此时所述待充电锂离子电池的电压U0、容量C1；然后以电压U0、截止电流I0进行恒压充电，获取此时所述待充电锂离子电池的容量为C0。采用设定的充电方式对待充电锂离子电池进行充电，通过将极化电压控制在一定的范围内，保证在充电电压曲线上产生的畸变固定不变，以此数据为基础，在恒压阶跃充电过程中，使充电过程能符合电池自身的充电能力，保证电压阶跃变化区间与电池自身充电特性相匹配，避免出现电压突变过大对电池造成损伤，也能避免电压变化范围太小，延长充电时间，降低充电效率。
进一步地，所述电流I1为0.3 C-1C；所述截止电流I0为0.02C-0.06 C。电流I1取较大的充电电流，使电池能够快速充电至极化电压为Vpcmax，提高获取电池电性能参数的效率；截止电流I0为0.02C-0.06 C确保电池在电压为U0时具有稳定的容量。
进一步地，S03中包括如下步骤：对所述待充电锂离子电池以电流I2充电，同时测试所述待充电锂离子电池直流内阻的变化，直至所述直流内阻发生突变，获取此时所述待充电锂离子电池的电压U1、容量C2。锂离子电池的直流内阻在低荷电状态和高荷电状态下会大幅度增加，继而影响电池的使用寿命，在恒流充电过程中测试电池直流内阻的变化，以直流内阻发生突变时的电学参数作为基础来计算恒压阶跃充电的充电参数，避免在阶跃充电过程中电池直流内阻发生大幅度变化而影响电池的循环使用寿命。
进一步地，所述电流I2大小为1C-1.6C。
进一步地，所述直流内阻的数值为0.1s-0.3s测试值。测试周期太短，则测试频率过高，会大幅增加测试成本；测试周期太长，即两次测试之间间隔时间较长则不能反应电池内部的实际情况，甚至无法准确获取电池直流内阻发生突变的时间点，导致测试结果的准确性和可靠性降低。
进一步地，所述直流内阻发生突变时，所述待充电锂离子电池荷电状态为15%-20%。
进一步地，所述阶跃区间总容量C3=C1-C2；所述阶跃区间每个区间的容量Cx= C3/[(U0-U1)/Vpc max]。
进一步地，所述电流IN大小为1C-1.6C；所述快速充电区间总容量C4为0-0.8C0。
本发明中提供的恒压阶跃充电方法能够很好地表现出电池在快速充电区间的充电性能，能够自动调节电池在充电过程中不同荷电状态下同一极化电压对应的充电电流，使充电过程贴合电池自身的充电能力。不会因充电电流过小而延长充电时间，也不会因充电电流过大而缩短电池的使用性能。本发明中恒压阶跃充电方法兼顾了充电电流、充电时间、电池使用寿命的关系，在不影响电池使用寿命的前提下，有效缩短了充电时间，提高了电池的充电效率。
本发明具有以下优点：
1. 本发明通过对锂离子电池充电过程中电压、电池容量数据的获取，确定恒压阶跃充电的充电参数。由此方法确定的充电参数符合锂离子电池充电过程的实际情况，可靠性高，能够客观反映锂离子电池的充电状态。
2. 本发明中恒压阶跃充电方法，将极化电压控制在一定水平范围之内，保证在电池充电过程中充电曲线一直贴合自身充电能力，自动调节电池在充电过程中不同荷电状态下同一极化电压对应的充电电流，使得电池的充电速度可控。
3. 采用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，缩短充电时间，有效提高电池的充电效率。
4. 采用本发明中恒压阶跃充电方法，能够减少了电池更换模式下备用电池组的数量，对电动车辆的规模化应用提供了有利条件。
附图说明
图1为本发明中锂离子电池充电特性曲线图。
图2为本发明中锂离子电池循环曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
本实施例选用18650三元锂离子电池（额定容量为2.75Ah）作为实验用电池。本实施例中首先获取了待充电锂离子电池在恒压恒流充电过程中的电压、电池容量数据，然后根据上述电压、电池容量数据确定了恒压阶跃充电的充电参数。采用上述确定的充电参数对待充电锂离子电池进行充电，得出充电特性曲线图（附图1所示）；通过循环曲线图（附图2所示）比较恒压阶跃充电方法与目前使用的恒流恒压充电方式的循环性能；还将恒压阶跃充电方法与目前使用的恒流恒压充电方式的充电时间进行了对比，用以说明本发明中恒压阶跃充电方法的有益效果。
实施例1
（1） 锂离子电池特征参数的获取。S01，本实施例中选用18650三元锂离子电池，其最高允许充电电压Vmax为4.2V；当其容量为100%时，电池开路电压Vocv为4.19V，由Vpcmax=Vmax-Vocv计算得出本实施例中待充电锂离子电池的极化电压理论控制最大值Vpcmax为0.01V。
S02，用0.5C的电流将电池充电至极化电压为0.01V，此时电池电压U0为4.15V，电池容量C1为2.45Ah；然后转为4.15V恒压充电，截止电流为0.05C，此时所述待充电锂离子电池的容量为C0为2.75Ah。
S03，以1C的电流对电池进行恒流充电，同时测试电池直流内阻的变化（直流内阻的数值为0.1s测试值），当直流内阻发生突变时，获取此时电池的电压U1为3.7V、容量C2为0.495Ah，此时电池荷电状态为18%。
（2）锂离子电池恒压阶跃充电。
步骤一，按照上述实验方法分别获取18650三元锂离子电池的电压U1、容量C1、C0、C2数据。
步骤二，根据步骤一中的实验数据，由C3=C1-C2得出阶跃区间总容量C3为1.955Ah；由Cx= C3/[(U0-U1)/Vpc max]得出阶跃区间每个区间的容量Cx为0.0434Ah。
步骤三，将待充电锂离子电池以1C的电流充电至电压为3.7V，然后在充电过程中，从3.71V的电压起，每当锂离子电池容量升高0.0434Ah，充电电压随之上升0.01V，直至待充电锂离子电池容量达到2.2Ah（即0.8* C0）。
上述恒压阶跃充电方法的充电特性曲线图如附图1所示。附图1中A表示电压曲线，B表示电流曲线。由图中可知，该充电方法能自动调节电池在充电过程中不同荷电状态下的充电电流，使之贴合电池自身的充电能力，充分发挥了锂离子电池的倍率优势，减小充电过程中电池内部的极化现象，不影响电池的使用寿命。
实施例2
（1）锂离子电池特征参数的获取。
S01，本实施例中选用18650三元锂离子电池，其最高允许充电电压Vmax为4.2V；当其容量为100%时，电池开路电压Vocv为4.19V，由Vpcmax=Vmax-Vocv计算得出本实施例中待充电锂离子电池的极化电压理论控制最大值Vpcmax为0.01V。
S02，用0.3C的电流将电池充电至极化电压为0.01V，此时电池电压U0为4.18V，电池容量C1为2.56Ah；然后转为4.18V恒压充电，截止电流为0.02C，此时所述待充电锂离子电池的容量为C0为2.72Ah。
S03，以1.2C的电流对电池进行恒流充电，同时测试电池直流内阻的变化（直流内阻的数值为0.1s测试值），当直流内阻发生突变时，获取此时电池的电压U1为3.62V、容量C2为0.48Ah，此时电池荷电状态为15.4%。
（2）锂离子电池恒压阶跃充电。
步骤一，按照上述实验方法分别获取18650三元锂离子电池的电压U1、容量C1、C0、C2数据。
步骤二，根据步骤一中的实验数据，由C3=C1-C2得出阶跃区间总容量C3为2.08Ah；由Cx= C3/[(U0-U1)/Vpc max]得出阶跃区间每个区间的容量Cx为0.0371Ah。
步骤三，将待充电锂离子电池以1C的电流充电至电压为3.62V，然后在充电过程中，从3.63V的电压起，每当锂离子电池容量升高0.0371Ah，充电电压随之上升0.01V，直至待充电锂离子电池容量达到2.18Ah（即0.8* C0）。
实施例3
（1）锂离子电池特征参数的获取。
S01，本实施例中选用18650三元锂离子电池，其最高允许充电电压Vmax为4.2V；当其容量为100%时，电池开路电压Vocv为4.19V，由Vpcmax=Vmax-Vocv计算得出本实施例中待充电锂离子电池的极化电压理论控制最大值Vpcmax为0.01V。
S02，用0.8C的电流将电池充电至极化电压为0.01V，此时电池电压U0为4.07V，电池容量C1为2.34Ah；然后转为4.07V恒压充电，截止电流为0.05C，此时所述待充电锂离子电池的容量为C0为2.68Ah。
S03，以1.6C的电流对电池进行恒流充电，同时测试电池直流内阻的变化（直流内阻的数值为0.1s测试值），当直流内阻发生突变时，获取此时电池的电压U1为3.52V、容量C2为0.476Ah，此时电池荷电状态为16.5%。
（2）锂离子电池恒压阶跃充电。
步骤一，按照上述实验方法分别获取18650三元锂离子电池的电压U1、容量C1、C0、C2数据。
步骤二，根据步骤一中的实验数据，由C3=C1-C2得出阶跃区间总容量C3为1.864Ah；由Cx= C3/[(U0-U1)/Vpc max]得出阶跃区间每个区间的容量Cx为0.0371Ah。
步骤三，将待充电锂离子电池以1C的电流充电至电压为3.52V，然后在充电过程中，从3.53V的电压起，每当锂离子电池容量升高0.0371Ah，充电电压随之上升0.01V，直至待充电锂离子电池容量达到2.14Ah（即0.8* C0）。
实施例4
（1）锂离子电池特征参数的获取。
S01，本实施例中选用18650三元锂离子电池，其最高允许充电电压Vmax为4.2V；当其容量为100%时，电池开路电压Vocv为4.19V，由Vpcmax=Vmax-Vocv计算得出本实施例中待充电锂离子电池的极化电压理论控制最大值Vpcmax为0.01V。
S02，用1C的电流将电池充电至极化电压为0.01V，此时电池电压U0为4.02V，电池容量C1为2.19Ah；然后转为4.02V恒压充电，截止电流为0.02C，此时所述待充电锂离子电池的容量为C0为2.73Ah。
S03，以1.4C的电流对电池进行恒流充电，同时测试电池直流内阻的变化（直流内阻的数值为0.1s测试值），当直流内阻发生突变时，获取此时电池的电压U1为3.48V、容量C2为0.467Ah，此时电池荷电状态为17.4%。
（2）锂离子电池恒压阶跃充电。
步骤一，按照上述实验方法分别获取18650三元锂离子电池的电压U1、容量C1、C0、C2数据。
步骤二，根据步骤一中的实验数据，由C3=C1-C2得出阶跃区间总容量C3为1.723Ah；由Cx= C3/[(U0-U1)/Vpc max]得出阶跃区间每个区间的容量Cx为0.0319Ah。
步骤三，将待充电锂离子电池以1C的电流充电至电压为3.48V，然后在充电过程中，从3.49V的电压起，每当锂离子电池容量升高0.0319Ah，充电电压随之上升0.01V，直至待充电锂离子电池容量达到2.18Ah（即0.8* C0）。
实施例5
（1）锂离子电池特征参数的获取。
S01，本实施例中选用18650三元锂离子电池，其最高允许充电电压Vmax为4.2V；当其容量为100%时，电池开路电压Vocv为4.19V，由Vpcmax=Vmax-Vocv计算得出本实施例中待充电锂离子电池的极化电压理论控制最大值Vpcmax为0.01V。
S02，用0.6C的电流将电池充电至极化电压为0.01V，此时电池电压U0为4.12V，电池容量C1为2.38Ah；然后转为4.12V恒压充电，截止电流为0.02C，此时所述待充电锂离子电池的容量为C0为2.69Ah。
S03，以1.5C的电流对电池进行恒流充电，同时测试电池直流内阻的变化（直流内阻的数值为0.1s测试值），当直流内阻发生突变时，获取此时电池的电压U1为3.58V、容量C2为0.483Ah，此时电池荷电状态为15.2%。
（2）锂离子电池恒压阶跃充电。
步骤一，按照上述实验方法分别获取18650三元锂离子电池的电压U1、容量C1、C0、C2数据。
步骤二，根据步骤一中的实验数据，由C3=C1-C2得出阶跃区间总容量C3为1.897Ah；由Cx= C3/[(U0-U1)/Vpc max]得出阶跃区间每个区间的容量Cx为0.0351Ah。
步骤三，将待充电锂离子电池以1C的电流充电至电压为3.58V，然后在充电过程中，从3.59V的电压起，每当锂离子电池容量升高0.0351Ah，充电电压随之上升0.01V，直至待充电锂离子电池容量达到2.15Ah（即0.8* C0）。
3. 恒压阶跃充电方法与目前恒流恒压充电方式的对比。
实施例1中恒压阶跃充电特性和循环特性与目前恒流恒压充电方式的循环曲线图如附图2所示，附图2中F曲线为恒压阶跃充电、E曲线为0.5C充电、D曲线为1C充电，从曲线可以看出500周循环仿真电流充电方法循环和0.5C循环寿命接近，远远高于1C充电循环寿命。
实施例1中恒压阶跃充电特性和循环特性与目前恒流恒压充电方式的对比结果如下表：
由表中数据可知，实施例1中恒压阶跃充电方式充电时间与1C充电接近，循环特性明显优于1C充电的循环特性。
由此可见，本发明中恒压阶跃充电方法，充电效率高且符合电芯特性，在提高电池充电效率的同时，保证了电池的使用寿命，是一种效果显著的充电方法。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01，计算得出待充电锂离子电池的极化电压理论控制最大值Vpcmax；
S02，将S01中所述待充电锂离子电池采用设定的方式进行充电，获取充电过程中所述待充电锂离子电池电压U0、容量C0、容量C1的数据；
S03，将S01中所述待充电锂离子电池恒流充电，同时测试所述待充电锂离子电池直流内阻的变化，获取充电过程中所述待充电锂离子电池电压U1、容量C2的数据；
S04，根据S01-S03中获取的数据确定恒压阶跃充电方法的充电参数，所述充电参数包括阶跃区间总容量C3、阶跃区间每个区间的容量Cx；
S05，采用电流IN将S01中所述待充电锂离子电池充电至电压为U1，然后每当所述待充电锂离子电池容量升高Cx，充电电压随之上升Vpcmax，直至所述待充电锂离子电池的充电容量达到其快速充电区间总容量C4。
2.如权利要求1所述锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于：所述极化电压理论控制最大值Vpcmax=Vmax-Vocv，所述Vmax为所述待充电锂离子电池的最高允许充电电压，所述Vocv为所述待充电锂离子电池荷电状态为100%时的开路电压值。
3.如权利要求1所述锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于：S02中包括如下步骤：将所述待充电锂离子电池以电流I1充电至极化电压为Vpcmax，获取此时所述待充电锂离子电池的电压U0、容量C1；然后以电压U0、截止电流I0进行恒压充电，获取此时所述待充电锂离子电池的容量为C0。
4.如权利要求3所述锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于：所述电流I1为0.3 C-1C；所述截止电流I0为0.02C-0.06 C。
5.如权利要求1所述锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于：S03中包括如下步骤：对所述待充电锂离子电池以电流I2充电，同时测试所述待充电锂离子电池直流内阻的变化，直至所述直流内阻发生突变，获取此时所述待充电锂离子电池的电压U1、容量C2。
6.如权利要求5所述锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于：所述电流I2大小为1C-1.6C。
7.如权利要求5所述锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于：所述直流内阻的数值为0.1s-0.3s测试值。
8.如权利要求5所述锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于：所述直流内阻发生突变时，所述待充电锂离子电池荷电状态为15%-20%。
9.如权利要求1所述锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于：所述阶跃区间总容量C3=C1-C2；所述阶跃区间每个区间的容量Cx= C3/[(U0-U1)/Vpc max]。
10.如权利要求1所述锂离子电池恒压阶跃充电方法，其特征在于：所述电流IN大小为1C-1.6C；所述快速充电区间总容量C4为0-0.8C0。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810863902.6A CN110797597B (zh) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 一种锂离子电池恒压阶跃充电方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810863902.6A CN110797597B (zh) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 一种锂离子电池恒压阶跃充电方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110797597A true CN110797597A (zh) | 2020-02-14 |
| CN110797597B CN110797597B (zh) | 2023-03-14 |
Family
ID=69426090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810863902.6A Active CN110797597B (zh) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 一种锂离子电池恒压阶跃充电方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110797597B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111624506A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-04 | 江西优特汽车技术有限公司 | 一种常温下测试动力锂离子电池性能的方法 |
| CN112271317A (zh) * | 2020-09-11 | 2021-01-26 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种调控批量电芯soc的方法 |
| CN114825522A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-29 | 重庆电哥科技(集团)有限公司 | 一种给电池充电的方法 |
| CN117538759A (zh) * | 2024-01-10 | 2024-02-09 | 清华四川能源互联网研究院 | 锂离子电池直流内阻高通量获取方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101814640A (zh) * | 2010-05-06 | 2010-08-25 | 惠州市亿能电子有限公司 | 改进型动力锂离子电池cc-cv充电方法 |
| CN101814639A (zh) * | 2010-05-06 | 2010-08-25 | 惠州市亿能电子有限公司 | 动力锂离子电池极化电压控制充电方法 |
| CN103390770A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-13 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种锂离子电池化成分段充电方法 |
| CN103532183A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-22 | 惠州市亿能电子有限公司 | 一种依据电池电压进行充电均衡的控制方法 |
| CN104992052A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-10-21 | 北京亿利智慧能源科技有限公司 | 一种动力锂离子电池最大充电电流计算方法 |
| WO2017113994A1 (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | 广州丰江电池新技术股份有限公司 | 修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法 |
-
2018
- 2018-08-01 CN CN201810863902.6A patent/CN110797597B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101814640A (zh) * | 2010-05-06 | 2010-08-25 | 惠州市亿能电子有限公司 | 改进型动力锂离子电池cc-cv充电方法 |
| CN101814639A (zh) * | 2010-05-06 | 2010-08-25 | 惠州市亿能电子有限公司 | 动力锂离子电池极化电压控制充电方法 |
| CN103390770A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-13 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种锂离子电池化成分段充电方法 |
| CN103532183A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-22 | 惠州市亿能电子有限公司 | 一种依据电池电压进行充电均衡的控制方法 |
| CN104992052A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-10-21 | 北京亿利智慧能源科技有限公司 | 一种动力锂离子电池最大充电电流计算方法 |
| WO2017113994A1 (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | 广州丰江电池新技术股份有限公司 | 修正弥补电压的锂离子电池非恒压充电方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111624506A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-04 | 江西优特汽车技术有限公司 | 一种常温下测试动力锂离子电池性能的方法 |
| CN112271317A (zh) * | 2020-09-11 | 2021-01-26 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种调控批量电芯soc的方法 |
| CN112271317B (zh) * | 2020-09-11 | 2022-09-06 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种调控批量电芯soc的方法 |
| CN114825522A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-29 | 重庆电哥科技(集团)有限公司 | 一种给电池充电的方法 |
| CN117538759A (zh) * | 2024-01-10 | 2024-02-09 | 清华四川能源互联网研究院 | 锂离子电池直流内阻高通量获取方法 |
| CN117538759B (zh) * | 2024-01-10 | 2024-03-19 | 清华四川能源互联网研究院 | 锂离子电池直流内阻高通量获取方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110797597B (zh) | 2023-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112366375B (zh) | 一种锂离子动力电池快速充电方法 | |
| CN108767909B (zh) | 一种标准的充电曲线及充电方法 | |
| CN109596983B (zh) | 一种电池老化过程中容量跳水的预测方法 | |
| CN110797597B (zh) | 一种锂离子电池恒压阶跃充电方法 | |
| CN110611133B (zh) | 一种锂离子电池管理***的充电方法 | |
| CN106058326B (zh) | 一种可优化sei膜性能的锂离子电池化成方法 | |
| CN108615955B (zh) | 一种磷酸铁锂电池的化成方法 | |
| CN112684356B (zh) | 一种锂离子电池的循环测试方法 | |
| JP2012503277A (ja) | 迅速な充電方法 | |
| CN110729520B (zh) | 一种三元电池快速充电方法 | |
| WO2021077273A1 (zh) | 充电方法、电子装置以及存储介质 | |
| CN110994037A (zh) | 一种软包装锂离子电池满电电压化成方法及设备 | |
| CN111458650A (zh) | 一种锂离子动力电池***峰值功率估算的方法 | |
| CN111697271A (zh) | 一种锂离子电池化成分容方法 | |
| CN112786984A (zh) | 一种锂离子电池的阶段充电方法 | |
| CN110534829B (zh) | 一种锂离子电池的长期存储方法 | |
| CN112104031A (zh) | 一种锂电池充电方法及充电装置 | |
| CN109818095B (zh) | 一种电池的充放电预处理方法和电池及其制备方法 | |
| CN111812534A (zh) | 一种蓄电池寿命加速试验方法 | |
| CN109713358B (zh) | 一种电池化成方法及电池 | |
| CN114335740A (zh) | 锂离子电池的化成方法和锂离子电池 | |
| CN108400396A (zh) | 一种提高锂离子电池的首次充放电比容量及首效的方法 | |
| KR102098510B1 (ko) | 전극의 신속한 형성 | |
| CN111948554B (zh) | 一种降低锂离子电池力学退化的方法 | |
| CN111162333B (zh) | 方型功率型动力类锂离子电池预充电排气方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20240305 Granted publication date: 20230314 |