專利名稱：一種鋰離子電池的充電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池的充電方法。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備及各種電動設(shè)備上，市場上衡量鋰離子的性能指標(biāo)包括容量的大小和循環(huán)性能的高低等。循環(huán)性能是指電池多次充放電循環(huán)之后的容量保持率。目前技術(shù)人員通過電池生產(chǎn)過程中的材料改性、調(diào)整電解液添加劑、優(yōu)化電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)等諸多方式來改善循環(huán)性能，成績斐然。但是隨著用電設(shè)備的耐久性不斷提高，人們也在追求更佳的電池循環(huán)性能。理論和實踐表明，通過改善電池的充電方式，可以提供電池的循環(huán)性能?，F(xiàn)有技術(shù)中對鋰離子電池的充電方法采用的是先恒流后恒壓的方式首先恒流充電，即電流一定，電池電壓隨著充電過程逐步升高；當(dāng)電池端電壓達到額定電壓4. 2V (或額定電壓4. IV)后，再改恒流充電為恒壓充電，即電壓一定，電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)逐步減小，當(dāng)減小到0. OlC(或20mA)時，認為充電終止。這種充電方式中，電池需要在大電流高電壓下充電停留較長時間，惡化了電池的循環(huán)使用性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種鋰離子電池的充電方法，提高電池的循環(huán)使用性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是這種鋰離子電池的充電方法采用分步充電法，選擇若干個不大于電池額定電壓的預(yù)設(shè)電壓，首先采用恒流充電至最低的預(yù)設(shè)電壓，再保持恒定的最低預(yù)設(shè)電壓，繼續(xù)充電至充電電流為選定的第一預(yù)設(shè)電流；然后繼續(xù)采用恒流充電法充電至次低的預(yù)設(shè)電壓，再保持恒定的次低預(yù)設(shè)電壓，繼續(xù)充電至充電電流為選定的第二預(yù)設(shè)電流；重復(fù)以上恒流充電、 恒壓充電步驟直至預(yù)設(shè)電壓選擇為額定電壓。所述的分步充電法具體包括以下步驟1)選擇一個低于額定電壓的預(yù)設(shè)電壓，以 0. 4C 2C的充電電流恒流充電至預(yù)設(shè)電壓；幻保持預(yù)設(shè)電壓恒定，繼續(xù)充電至充電電流為預(yù)設(shè)電流，所述預(yù)設(shè)電流小于0. 3C ；3)保持預(yù)設(shè)電流恒定，繼續(xù)充電至額定電壓。進一步改進的方案中，所述步驟幻后還包括步驟4)保持額定電壓，繼續(xù)充電至充電電流為0. OlC 0. 03C。所述預(yù)設(shè)電壓為電池額定電壓的95% 98. 8%。所述預(yù)設(shè)電壓為電池額定電壓的95. 2% 98%。所述步驟1)中以0. 5 IC的充電電流恒流充電至預(yù)設(shè)電壓。所述步驟2)和步驟3)中的預(yù)設(shè)電流為0. 1 0. 2C。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比所具有的有益效果是減少了電池充電過程中在高電壓大電流狀態(tài)下的停留時間，可以減弱電池的惡化，從而提高電池的循環(huán)性能。


圖1是對比例1的放電容量保持率測試結(jié)果圖；圖2是實施例1的放電容量保持率測試結(jié)果圖；圖3是具體實施方式
二的放電容量保持率測試結(jié)果圖；圖4是具體實施方式
三的放電容量保持率測試結(jié)果圖；圖5是具體實施方式
四的放電容量保持率測試結(jié)果圖。
具體實施例方式具體實施方式
一對比例1 選取100個型號18650容量為2200mAh額定電壓為4. 2V的鋰離子電池進行充放電循環(huán)測試。充電的具體步驟為①以0. 8C恒流充電至額定電壓4. 2V，充電時間計時約65min ；②保持額定電壓4. 2V恒壓充電至40mA (0. 018C)，充電時間計時約60min。充電總時間約為125min。放電采用0. 5C恒電流放電。其平均放電容量保持率如圖1所示。實施例1 選取100個型號18650容量為2200mAh額定電壓為4. 2V的鋰離子電池進行充放電循環(huán)測試。充電的具體步驟為①以0. 8C恒流充電至額定電壓的97. 6%即4. IV，計時充電時間約57min ；②以恒壓4. IV充電至預(yù)設(shè)電流0. 1C，計時充電時間約^min ；③以預(yù)設(shè)電流0. IC恒流充電至4. 2V，計時充電時間約36min ；④保持額定電壓4. 2V恒壓充電至40mA (0. 018C)，計時充電時間約20min。充電總時間約為141min。放電采用0. 5C恒電流放電。其平均放電容量保持率如圖2所示。與對比例1中的充電方法對比，采用本實施例的分步充電法在4. 2V停留的時間僅為20min，而對比例中先恒流后恒壓充電法在4. 2V停留時間為60min。采用本發(fā)明提供的充電方法，由于在充電過程中縮短了大電流在高電壓下的停留時間，從而減弱電池的惡化， 可提高其循環(huán)使用性能。從圖1、圖2的平均放電容量保持率對比可以看出，采用對比例中的充電方法，在300次循環(huán)后，電池容量保持率減低到87%以下，而采用本實施例中的充電方法，在300次充放電循環(huán)后，電池容量保持率仍在95%以上，電池循環(huán)性能得到了很大的改善。
具體實施方式
二對比例2:選取100個型號18650容量為2200mAh額定電壓為4. 2V的鋰離子電池進行充放電循環(huán)測試。
4
充電的具體步驟為①以0. 5C恒流充電至額定電壓4. 2V，計時充電時間約IlOmin ；②保持額定電壓4. 2V恒壓充電至40mA (0. 018C)，計時充電時間約50min。充電總時間約為160min。放電采用0. 5C恒電流放電。其平均放電容量保持率如圖3中曲線31所示。實施例2 選取100個與對比例2中相同的型號18650容量為2200mAh額定電壓為4. 2V的鋰離子電池進行充放電循環(huán)測試。充電的具體步驟為①以0. 5C恒流充電至額定電壓的95%即4V，計時充電時間約85min ；②以恒壓4V充電至預(yù)設(shè)電流0. 3C，計時充電時間約6min ；③以預(yù)設(shè)電流0. 3C恒流充電至4. 2V，計時充電時間約30min ；④保持額定電壓4. 2V恒壓充電至22mA(0. 01C)，計時充電時間約70min。充電總時間約為191min。放電采用0. 5C恒電流放電。其平均放電容量保持率如圖3中曲線32所示。與不分步0. 5C的對比例2的充電方法對比，采用本實施例2的分步充電法在4. 2V 停留期間的電流很小，而對比例2中先恒流后恒壓充電法在4. 2V停留時間為50min，電流較大。采用本發(fā)明提供的充電方法，由于在充電過程中縮短了大電流在高電壓下的停留時間， 從而減弱電池的惡化，可提高其循環(huán)使用性能。從圖3中曲線31和曲線32的平均放電容量保持率對比可以看出，采用對比例2中的充電方法，在300次循環(huán)后，電池容量保持率減低到95%以下，而采用本實施例中的充電方法，在300次充放電循環(huán)后，電池容量保持率仍在96. 5%以上，電池循環(huán)性能得到了很大的改善。
具體實施方式
三對比例3:選取100個型號18650容量為2200mAh額定電壓為4. 2V的鋰離子電池進行充放電循環(huán)測試。充電的具體步驟為①以0. 4C恒流充電至額定電壓4. 2V，計時充電時間約125min ；②保持額定電壓4. 2V恒壓充電至40mA (0. 018C)，計時充電時間約45min。充電總時間約為170min。放電采用0. 5C恒電流放電。其平均放電容量保持率如圖4中曲線41所示。實施例3 選取100個與對比例中相同的型號18650容量為2200mAh額定電壓為4. 2V的鋰離子電池進行充放電循環(huán)測試。充電的具體步驟為①以0. 4C恒流充電至額定電壓的98. 8%即4. 15V，計時充電時間約120min ；②以恒壓4. 15V充電至預(yù)設(shè)電流0. 03C，計時充電時間約65min ；③以預(yù)設(shè)電流0. 03C恒流充電至4. 2V，計時充電時間約40min。放電采用0. 5C恒電流放電。其平均放電容量保持率如圖中曲線42所示。
與對比例3中的不分步0. 4C的充電方法對比，采用本實施例3的分步充電法在4. 2V停留時的電流僅為0. 03C，而對比例3中先恒流后恒壓充電法在4. 2V停留時大于 0. 03C的電流停留時間為40min。采用本發(fā)明提供的充電方法，由于在充電過程中縮短了大電流在高電壓下的停留時間，從而減弱電池的惡化，可提高其循環(huán)使用性能。從圖4中曲線 41、曲線42的平均放電容量保持率對比可以看出，采用對比例3中的充電方法，在300次循環(huán)后，電池容量保持率減低到96. 5%以下，而采用本實施例3中的充電方法，在300次充放電循環(huán)后，電池容量保持率仍在97. 5%以上，電池循環(huán)性能得到了很大的改善。
具體實施方式
四對比例3:選取100個型號18650容量為2200mAh額定電壓為4. 2V的鋰離子電池進行充放電循環(huán)測試。充電的具體步驟為①以2C恒流充電至額定電壓4. 2V，計時充電時間約20min ；②保持額定電壓4. 2V恒壓充電至40mA(0. 018C)，計時充電時間約70min。充電總時間約為90min。放電采用0. 5C恒電流放電。其平均放電容量保持率如圖5中曲線51所示。實施例2 選取100個與對比例中相同的型號18650容量為2200mAh額定電壓為4. 2V的鋰離子電池進行充放電循環(huán)測試。充電的具體步驟為①以2C恒流充電至額定電壓的98%即4. 12V，計時充電時間約22min ；②以恒壓4. 12V充電至預(yù)設(shè)電流0. 2C，計時充電時間約35min ；③以預(yù)設(shè)電流0. 2C恒流充電至4. 2V，計時充電時間約30min ；④保持額定電壓4. 2V恒壓充電至66mA(0. 03C)，計時充電時間約40min。充電總時間約為127min。放電采用0. 5C恒電流放電。其平均放電容量保持率如圖5中曲線52所示。與對比例4中不分步2C的充電方法對比，采用本實施例4的分步充電法在4. 2V 停留的電流一直小于0. 2C，而對比例4中先恒流后恒壓充電法在4. 2V停留的電流很長一段時間都大于0. 2C。采用本發(fā)明提供的充電方法，由于在充電過程中縮短了大電流在高電壓下的停留時間，從而減弱電池的惡化，可提高其循環(huán)使用性能。從圖5中曲線51、曲線52 的平均放電容量保持率對比可以看出，采用對比例4中的充電方法，在300次循環(huán)后，電池容量保持率減低到83%以下，而采用本實施例4中的充電方法，在300次充放電循環(huán)后，電池容量保持率仍在92%以上，電池循環(huán)性能得到了很大的改善。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池的充電方法，其特征在于采用分步充電法，選擇若干個不大于電池額定電壓的預(yù)設(shè)電壓，首先采用恒流充電至最低的預(yù)設(shè)電壓，再保持恒定的最低預(yù)設(shè)電壓，繼續(xù)充電至充電電流為選定的第一預(yù)設(shè)電流；然后繼續(xù)采用恒流充電法充電至次低的預(yù)設(shè)電壓，再保持恒定的次低預(yù)設(shè)電壓，繼續(xù)充電至充電電流為選定的第二預(yù)設(shè)電流；重復(fù)以上步驟直至預(yù)設(shè)電壓選擇為額定電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池的充電方法，其特征在于，所述分步充電法具體包括以下步驟1)選擇一個低于額定電壓的預(yù)設(shè)電壓，以0.4C 2C的充電電流恒流充電至預(yù)設(shè)電壓；2)保持預(yù)設(shè)電壓恒定，繼續(xù)充電至充電電流為預(yù)設(shè)電流，所述預(yù)設(shè)電流小于0.3C ；3)保持預(yù)設(shè)電流恒定，繼續(xù)充電至額定電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的鋰離子電池的充電方法，其特征在于，所述步驟3)后還包括: 步驟4)保持額定電壓，繼續(xù)充電至充電電流為0. OlC 0. 03C。
4.如權(quán)利要求3所述的鋰離子電池的充電方法，其特征在于所述預(yù)設(shè)電壓為電池額定電壓的95% 98. 8%。
5.如權(quán)利要求4所述的鋰離子電池的充電方法，其特征在于所述預(yù)設(shè)電壓為電池額定電壓的95. 2% 98%。
6.如權(quán)利要求2至5中任意一項所述的鋰離子電池的充電方法，其特征在于所述步驟1)中以0. 5 IC的充電電流恒流充電至預(yù)設(shè)電壓。
7.如權(quán)利要求2至5中任意一項所述的鋰離子電池的充電方法，其特征在于所述步驟2)和步驟3)中的預(yù)設(shè)電流為0. 1 0. 2C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池的充電方法，采用分步充電法，選擇若干個不大于電池額定電壓的預(yù)設(shè)電壓，首先采用恒流充電至最低的預(yù)設(shè)電壓，再保持恒定的最低預(yù)設(shè)電壓，繼續(xù)充電至充電電流為選定的第一預(yù)設(shè)電流；然后繼續(xù)采用恒流充電法充電至次低的預(yù)設(shè)電壓，再保持恒定的次低預(yù)設(shè)電壓，繼續(xù)充電至充電電流為選定的第二預(yù)設(shè)電流；重復(fù)以上步驟直至預(yù)設(shè)電壓選擇為額定電壓。本發(fā)明減少了電池充電過程中在高電壓大電流狀態(tài)下的停留時間，可以減弱電池的惡化，從而提高電池的循環(huán)性能。
文檔編號H01M10/44GK102195103SQ20101011813
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者羅青 申請人:深圳市比克電池有限公司