專利名稱：：一種提高蓄電池比容量的快速充電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一種提高蓄電池比容量的快速充電方法屬于電池領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池、聚合物鋰離子電池的快速充電方法。
背景技術(shù)：
：隨著可移動用電設(shè)備的快速發(fā)展，對二次鋰離子電池的容量及快速充電性能也越來越高，對于具體的某一電池，人們希望能找到一種兼顧充電電量與充電時(shí)間的充電方式。鋰離子二次電池的充電容量與充電時(shí)正極脫出的鋰量成正比，提高充電結(jié)束后電池的穩(wěn)定電壓，有利于正極脫出更多的鋰，以實(shí)現(xiàn)充入更多電量的目的。考慮到正極鈷酸鋰過量脫鋰后材料的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，現(xiàn)今所普遍采用的充電方式均建立在保證正極鈷酸鋰材料鋰脫出量不高于55%的基礎(chǔ)上，即充電結(jié)束后電池穩(wěn)定電壓不超過4.2V。隨著鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展，合成充電時(shí)脫鋰量超過55%且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鈷酸鋰材料已經(jīng)成為可能，未來甚至可能出現(xiàn)脫鋰量達(dá)10(m的正極鈷酸鋰材料。CN1961450A專利公開了一種充電截止電壓超過4.35V鋰離子電池的制作方法，但未能提出此類電池的合理的充電管理方法。CN1845418、CN101388562、CN101388477等公開了一些快速充電的方法，此類方法的目的是采用大電流對電池進(jìn)行恒流充電，同時(shí)，為抵消大電流充電產(chǎn)生的極化電壓，選擇提高恒流充電的截止電壓。此類方法雖能達(dá)到快速充電的目的，然由于其充電方法建立在電池穩(wěn)定電壓不超過4.2V基礎(chǔ)之上，對于如何使電池充入更多的電量則顯得不足。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種簡單、方便的兼顧充電時(shí)間與充電容量，以實(shí)現(xiàn)快速充電的同時(shí)，充進(jìn)盡可能多的電量，從而使電池在使用時(shí)可以放出更多的電量的一種提高蓄電池比容量的快速充電方法。本發(fā)明的目的是通過以下方案來實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)電化學(xué)原理，電池充電過程中產(chǎn)生的極化與充電電流成正比，充電電流越大，產(chǎn)生的極化則越大，電池充電完成后電壓回落越大，即電池實(shí)際充進(jìn)的電量越少。因此，減小充電的電流或恒壓充電截止電流，有利于減小充電過程中產(chǎn)生的極化，從而使電池充入更多的電量。本發(fā)明的方法是在恒流L充電至U,截止的快速充電方式上，減小快速充電電流L，待電壓充電至U,后轉(zhuǎn)恒壓充電，直至電流下降后，停止充電。本發(fā)明的方法是在恒流I,充電至U,截止的快速充電方式上，減小快速充電電流L至12，待電壓充至仏后轉(zhuǎn)恒壓充電直至電流降至I,后，即停止充電。12=I,-AI(1)厶1=0.5XnXI。艮P:12=1,-0.5XnXI。(2)其中，1。為電池1C倍率電流；0分別取112/1。之間的整數(shù)。L的選擇可為Iz=I,/m(3)其中m為不小于2的正整數(shù)。I,為快速充電所需電流大小I,=60*Cr/t(4)其中，a(mAh)為電池的額定容量，t(min)為期望充滿電的時(shí)間；U,為恒流充電截止電壓-U,=2Uo-Us,(5)其中，U。為行業(yè)所普遍接受的小倍率恒流-恒壓充電方式所使用的標(biāo)準(zhǔn)充電截止電壓，依鋰離子電池所使用的正負(fù)極材料及電池的組合方式而有所不同，如LiCo(VC系單體電池為4.2V，LiFeP(VC系單體電池為3.6V,U,為以電流I'恒流充至U。并靜置10分鐘后電池開路電壓。AI與Iz的選擇需要兼顧充電時(shí)間、充電容量、電池循環(huán)性能及安全性能。AI太小，難以實(shí)現(xiàn)充入更多電量的目的；AI太大，將導(dǎo)致電池充電時(shí)間太長，同時(shí)，可能導(dǎo)致電池出現(xiàn)較嚴(yán)重的過充而影響電池的循環(huán)性能及安全性能。I,.太大，難以實(shí)現(xiàn)充入更多電量的目的；L太小，電池充電時(shí)間加長，同樣可能導(dǎo)致電池出現(xiàn)較嚴(yán)重的過充而影響電池的循環(huán)性能及安全性能。二者的取值需要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及具體需求進(jìn)行選擇。本發(fā)明中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，1。為電池1C倍率電流；n分別取l12/1。之間的整數(shù)。n太大，則難以實(shí)現(xiàn)快速充電的目的，同時(shí)，可能出現(xiàn)較嚴(yán)重的過充而影響電池的循環(huán)性能、安全性能；n太小，則難以實(shí)現(xiàn)充入更多電量的目的。實(shí)際使用中，為兼顧充電電量、充電速度、循環(huán)性能以及安全性能，n更優(yōu)選l或2。本發(fā)明中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中m為不小于2的正整數(shù)。m太大，則難以實(shí)現(xiàn)快速充電的目的，同時(shí)，可能出現(xiàn)較嚴(yán)重的過充而影響電池的循環(huán)性能、安全性能；m太小，則難以實(shí)現(xiàn)充入更多電量的目的。實(shí)際使用中，為兼顧充電電量、充電速度、循環(huán)性能以及安全性能，m更優(yōu)選為2或3。本發(fā)明一種提高蓄電池比容量的快速充電方法可以制成充電器。利用本發(fā)明方法可以制成電子元器件，與電芯組裝一起使用。本發(fā)明通過減小快速充電電流，在快速充電末期進(jìn)行短時(shí)間恒壓充電，以實(shí)現(xiàn)快速充電的同時(shí)，充進(jìn)盡可能多的電量，從而使電池在使用時(shí)可以放出更多的電量。本發(fā)明簡單、有效、實(shí)用、易于推廣，充電快且能充進(jìn)盡可能多的電量。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1501417HS10C高倍率型聚合物鋰離子電池，額定容量50mAh，1C倍率電流為50mA。根據(jù)公式(4)，選定原有恒流快速充電電流I,為4C倍率電流(200mA)，依據(jù)公式(5)得到恒流充電截止電壓U,為4.36V。根據(jù)公式(2)、(3)，分別選取n值為1、2，m值為2、3、4，得到恒流充電電流12分別為175mA、150mA;恒壓(4.36V)充電截止電流分別為100mA、66.7mA、50raA。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注上述所有放電制度均為1.0C(50mA)恒流放電至3.0V截止。表中C,為首次放電容量；N為放電容量不低于80%初始容量的最大循環(huán)周數(shù)。根據(jù)表l數(shù)據(jù)可以知道，當(dāng)n為l，m分別為、2、3、4時(shí)，電池的首次放電容量C,較原有放電容量分別提高了7.44%、14.34%、18.15%;n為2，m分別為、2、3、4時(shí)，電池的首次放電容量d較原有放電容量分別提高了9.80%、16.70%、25.41%。實(shí)際使用中可根據(jù)不同的需求選擇相應(yīng)的充電方式，如對循環(huán)壽命及充電速度要求相對較低，則可選擇表中的充電方式6，同時(shí)電池安全性能有保障；如需兼顧充電時(shí)間、壽命、容量，可選擇表中充電方式3或5，同時(shí)電池安全性能有保障?！獙?shí)施例2452026HS10C高倍率型聚合物鋰離子電池，額定容量130mAh，1C倍率電流為130mA。根據(jù)公式(4)，選定原有恒流快速充電電流L為6C倍率電流(780mA),依據(jù)公式(5)得到恒流充電截止電壓U,為4.41V。根據(jù)公式(2)、(3)，分別選取n值為1、2，m值為2、3、4,得到恒流充電電流12分別為715mA、650mA;恒壓(4.41V)充電截止電流分別為390mA、260mA、195mA。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>6n=2、m=3時(shí)650mA恒流充電至4.41V后恒壓充電至260mA截止14.7154.9157不燃不爆7n=2、in=4時(shí)650mA恒流充電至4.41V后恒壓充電至195mA截止16.0163.2625/10燃燒注上述所有放電制度均為1.0C(130mA)恒流放電至3.0V截止。表中d為首次放電容量；N為放電容量不低于80%初始容量的最大循環(huán)周數(shù)。根據(jù)表2數(shù)據(jù)可以知道，當(dāng)n為l，m分別為、2、3、4時(shí)，電池的首次放電容量C,較原有放電容量分別提高了4.81W、11.62%、19.35%;n為2，m分別為、2、3、4時(shí)，電池的首次放電容量C,較原有放電容量分別提高了8.06%、14.55%、20.72%。實(shí)際使用中可根據(jù)不同的需求選擇相應(yīng)的充電方式，如容量要求盡可能高，對循環(huán)壽命及充電速度要求相對較低，則可選擇表中的充電方式6，同時(shí)電池安全性能有保障；如需兼顧充電時(shí)間、壽命、容量，可選擇表中充電方式3或5，同時(shí)電池安全性能有保障。權(quán)利要求1.一種提高蓄電池比容量的快速充電方法，在恒流I1充電至U1截止的快速充電方式上，其特征是減小快速充電電流I1，待電壓充電至U1后轉(zhuǎn)恒壓充電，直至電流下降后，停止充電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高蓄電池比容量的快速充電方法，其特征是減小快速充電電流L至12，待充電電壓至U,后轉(zhuǎn)恒壓充電至電流降至L后，停止充電，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，1。為電池1C倍率電流；n分別取l12/1。之間的整數(shù)，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中m為不小于2的正整數(shù)，I,為快速充電所需電流大小，I,=60*Cr/t，Cr(mAh)為電池的額定容量，t(min)為期望充滿電的時(shí)間；U,為恒流充電截止電壓，U,=2U。-US,U。為行業(yè)所普遍接受的小倍率恒流-恒壓充電方式所使用的標(biāo)準(zhǔn)充電截止電壓，U,為以電流1,恒流充至U。并靜置IO分鐘后電池開路電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高蓄電池比容量的快速充電方法，其特征是n優(yōu)選1或2.4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高蓄電池比容量的快速充電方法，其特征是m優(yōu)選2或3。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高蓄電池比容量的快速充電方法制成的充電器。全文摘要本發(fā)明一種提高蓄電池比容量的快速充電方法屬于電池領(lǐng)域，本發(fā)明的方法是在恒流I<sub>1</sub>充電至U<sub>1</sub>截止的快速充電方式上，減小快速充電電流I<sub>1</sub>至I<sub>2</sub>，待電壓充至U<sub>1</sub>后轉(zhuǎn)恒壓充電直至電流降至I<sub>z</sub>后，即停止充電。I<sub>0</sub>為電池1C倍率電流；n分別取1～I(xiàn)<sub>2</sub>/I<sub>0</sub>之間的整數(shù)。I<sub>z</sub>的選擇可為I<sub>z</sub>＝I<sub>1</sub>/m，其中m為不小于2的正整數(shù)。本發(fā)明可以制成充電器。本發(fā)明簡單、有效、實(shí)用、易于推廣，充電快且能充進(jìn)盡可能多的電量。文檔編號H01M10/44GK101640296SQ200910042369公開日2010年2月3日申請日期2009年8月28日優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日發(fā)明者唐勝成,成定波,曾石華,賴曉強(qiáng)申請人:廣州豐江電池新技術(shù)股份有限公司