JP6080911B2 - 電池の急速充電方法 - Google Patents
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Description
本発明は幅が広い大電流のパルスに、幅が狭い小電流のパルスを組み合わせる充電方式を採用することにより、大電流のパルスで充電することにより引き起こされた分極を減少させ、さらに幅が狭い小電流のパルスで放電を行い、分極をより一層除去する。これによって、電池の分極という問題を基本的に解決し、電池の陽極表面におけるリチウムイオン濃度を減少させることによって、陽極のリチウム析出を回避し、さらに陽極においてリチウム析出により引き起こされた電池の安全性問題を回避し、電池の充電安全性を高めた。同時に、本発明の電池の急速充電方法はパルス充電段階において分極を減少させることができるため、全体のパルス充電の時間が増加でき、これにより、電池フル充電の時間を短縮し、且つパルス充電段階(即ち、充電前期)における充電速度を大幅に高めた。
図2は本発明に係る電池の急速充電方法の実施例1の過程を示す概略図である。
図3は本発明に係る電池の急速充電方法の比較例の過程を示す概略図である。
図4は図2の実施例1と図3の比較例における充電電圧と充電SOCの経時変化グラフである。
陰極、陽極、セパレータ、電解液及びパッケージシェルからなり、さらに組立、熟成及びエージング等のプロセスにより造られた電池である。その中に、陰極は96.7%LiCoO2+1.7%PVDF(バインダーとして)+1.6%SP(導電剤として)を混合して構成され、陽極は98%人造黒鉛+1.0%SBR(バインダーとして)+1.0%CMC(増粘剤として)を混合して構成され、セパレータはPP/PE/PP複合フィルムであり、電解液は有機溶媒(30%EC+30%PC+40%DEC)と1mol/L LiPF6、さらに添加剤(0.5%VC、5%FEC、4%VEC)から構成される。その中に、百分率はすべて質量百分率である。25°Cでは、該電池の満充電容量(SOC)が1700mAh(0.2C)であり、カットオフ電圧V0は4.35Vである。25°Cの温度において、本発明の電池の急速充電方法により該電池に対して充電を行い、具体的なステップ(図2参照)は以下の通りである。
1)定電流2.5Cで充電し、充電時間は20sであり、
2)定電流0.1Cで充電し、充電時間は2sであり、
3)定電流0.1Cで放電し、放電時間は3sであり、このように電池の予備充電電圧4.34Vまでに繰り返した。
4)電池の予備充電電圧4.34Vに到達した後、静置時間が30sであり、定電流1.3Cで充電し、電池のカットオフ電圧4.35Vに到達した後、定電圧でカットオフ電流0.05Cまでに充電した。
採用された電池は実施例1と同様であった。
25℃の温度において、本発明の電池の急速充電方法を用いて該電池に対して充電を行い、具体的なステップは以下のようである。
1)定電流3Cで充電し、充電時間は20sであり、
2)定電流0.05Cで充電し、充電時間は2sであり、
3)定電流0.05Cで放電し、放電時間は3sであり、このように電池の予備充電電圧4.34Vまでに繰り返した。
4)電池の予備充電電圧4.34Vに到達した後、静置時間が30sであり、定電流1.3Cで充電し、電池のカットオフ電圧4.35Vに到達した後、定電圧でカットオフ電流0.05Cまでに充電した。
採用された電池は実施例1と同様であった。
25℃の温度において、本発明の電池の急速充電方法を用いて該電池に対して充電を行い、具体的なステップは以下のようである。
1)定電流2.5Cで充電し、充電時間は30sであり、
2)定電流0.1Cで充電し、充電時間は5sであり、
3)定電流0.1Cで放電し、放電時間は10sであり、このように電池の予備充電電圧4.34Vまでに繰り返した。
4)電池の予備充電電圧4.34Vに到達した後、静置時間が10sであり、定電流1.3Cで充電し、電池のカットオフ電圧4.35Vに到達した後、定電圧でカットオフ電流0.05Cまでに充電した。
採用された電池は実施例1と同様であった。
25℃の温度において、本発明の電池の急速充電方法を用いて該電池に対して充電を行い、具体的なステップは以下のようである。
1)定電流2.5Cで充電し、充電時間は20sであり、
2)定電流0.02Cで充電し、充電時間は2sであり、
3)定電流0.02Cで放電し、放電時間は3sであり、このように電池の予備充電電圧4.34Vまでに繰り返した。
4)電池の予備充電電圧4.34Vに到達した後、静置時間が20sであり、定電流1.3Cで充電し、電池のカットオフ電圧4.35Vに到達した後、定電圧でカットオフ電流0.1Cまでに充電した。
採用された電池は実施例1と同様であった。
25℃の温度において、本発明の電池の急速充電方法を用いて該電池に対して充電を行い、具体的なステップは以下のようである。
1)定電流2.5Cで充電し、充電時間は10sであり、
2)定電流0.2Cで充電し、充電時間は2sであり、
3)定電流0.2Cで放電し、放電時間は1sであり、このように電池の予備充電電圧4.34Vまでに繰り返した。
4)電池の予備充電電圧4.34Vに到達した後、静置時間が30sであり、定電流1.8Cで充電し、電池のカットオフ電圧4.35Vに到達した後、定電圧でカットオフ電流0.05Cまでに充電した。
採用された電池は実施例1と同様であった。
25℃の温度において、本発明の電池の急速充電方法を用いて該電池に対して充電を行い、具体的なステップは以下のようである。
1)定電流3Cで充電し、充電時間は10sであり、
2)定電流0.1Cで充電し、充電時間は1sであり、
3)定電流0.1Cで放電し、放電時間は2sであり、このように電池の予備充電電圧4.34Vまでに繰り返した。
4)電池の予備充電電圧4.34Vに到達した後、静置時間が60sであり、定電流1Cで充電し、電池のカットオフ電圧4.35Vに到達した後、定電圧でカットオフ電流0.05Cまでに充電した。
採用された電池は実施例1と同様であった。
25℃の温度において、本発明の電池の急速充電方法を用いて該電池に対して充電を行い、具体的なステップは以下のようである。
1)定電流3Cで充電し、充電時間は20sであり、
2)定電流0.05Cで充電し、充電時間は10sであり、
3)定電流0.05Cで放電し、放電時間は5sであり、このように電池の予備充電電圧4.34Vまでに繰り返した。
4)電池の予備充電電圧4.34Vに到達した後、静置時間が60sであり、定電流3Cで充電し、電池のカットオフ電圧4.35Vに到達した後、定電圧でカットオフ電流0.01Cまでに充電した。
採用された電池は実施例1と同様であった。
25℃の温度において、従来型の定電流定電圧充電方法を用いて該電池に対して充電を行い、具体的なステップ(図3参照)は:ステップ1)1.3Cで定電流充電を行い、ステップ2)電圧が電池のカットオフ電圧4.35Vに到達した後、定電圧でカットオフ電流0.05Cまでに充電した。
全ての充電過程はNeware電池試験システム(型番:BTS−4008−W)にて行うとともに、電池の充電電圧と電流をリアルタイムで1s毎に監視した。充電が完成した後にSOCの計算を行い、充電SOCの計算方法は、充電容量/定格容量で計算した(充電容量は電流と時間の乗積である。)。
Claims (10)
- 下記(1)〜(4)のステップを有し、
(1)定電流I1で充電し、充電時間がt1であり、
(2)定電流I2で充電し、充電時間がt2であり、
(3)定電流I2で放電し、放電時間がt3であり、ステップ(1)〜(3)を電池の予備充電電圧までに繰り返し、
(4)電池の予備充電電圧に到達した後、静置時間がt4であり、定電流I3で充電し、電池のカットオフ電圧に到達した後、カットオフ電流I4までに定電圧で充電し、
その中に、I2<I1、t2<t1、t3<t1、I2<I3≦I1、I4≦I2となることを特徴とする、電池の急速充電方法。 - 前記電池の急速充電方法が常温において行うことを特徴とする、請求項1に記載の電池の急速充電方法。
- 電流値I1が2.5C−3C、充電時間t1が10s−30sであり、
電流値I2が0.02C−0.2C、充電時間t2が1s−10sであり、
I1/I2の範囲が12.5−125であり、t1/t2の範囲が2−10であることを特徴とする、請求項1に記載の電池の急速充電方法。 - ステップ(3)において、放電時間t3が1s−10sであり、t1/t3の範囲が3−10であることを特徴とする、請求項3に記載の電池の急速充電方法。
- ステップ(4)において、静置時間t4が10s−60sであり、電流値I3が1C−3Cであり、電流値I4が0.01C−0.1Cであることを特徴とする、請求項4に記載の電池の急速充電方法。
- ステップ(3)において、予備充電電圧がV0−Vkであり、その中に、V0が電池の臨界電圧値であり、Vkが陽極でリチウム析出を回避するために臨界電圧より低く設定された電圧値であることを特徴とする、請求項1に記載の電池の急速充電方法。
- 4.2≦V0<4.5Vであり、
0<Vk≦0.05Vであることを特徴とする、請求項6に記載の電池の急速充電方法。 - ステップ(4)において、カットオフ電圧がV0であることを特徴とする、請求項7に記載の電池の急速充電方法。
- 予備充電電圧が4.34Vであり、カットオフ電圧が4.35Vであることを特徴とする、請求項8に記載の電池の急速充電方法。
- 前記電池がリチウムイオン電池、鉛酸電池、ニッケル水素電池、或いはニカド電池であることを特徴とする、請求項1に記載の電池の急速充電方法。
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