CN111509803A - 一种阶梯式锂电池充电控制方法 - Google Patents

Abstract

为了增加锂电池的能量密度，采用硅作为负极是一种常用的手段，硅具有很好的能量密度(理论值4000mAh/g)是石墨20倍；但是硅也有很多缺陷，其中的一个缺陷就是难以被激活，本发明公开了一种基于硅负极锂电池化成充电控制方法，首先使用0.7C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.1V，0.5C电流截止；然后对0.5C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.15V，0.3C电流截止；再对0.3C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.25V，0.15C电流截止；最后在对0.15C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.35V，0.02C电流截止；直至将电池电量充满。与现有技术的充电控制方法相比，本发明提供的充电控制方法有效的激活了锂电池的容量，实现了对硅负极锂电池的完全激活，而且确保充电安全。

Description

一种阶梯式锂电池充电控制方法

技术领域

本发明属于电池充电技术领域，具体涉及一种阶梯式锂电池充电控制方法。

背景技术

随着环境污染、能源危机、温室效应等问题的日益凸显，现在人们开始越来越关注可充电电池。无论是电动车、储电站，或者手机、笔记本电脑，电池都是至关重要的储能元件。但是电池的寿命问题一直都是一个难于解决的大问题，通常的锂离子电池容量已经无够满足需求，采用硅负极已是大家的共识，碍于采用硅负极需要解决的问题太多，导致引用性很窄，本发明解决了其中一个问题，为硅负极的应用提供了全新的方法，不同的充电方法，直接影响电池的能量发挥以及影响电池的寿命。如果充电方法不当，则电池的容量会有大幅度衰减，甚至电池也有可能失效燃烧爆炸等。

硅负极的化成充电控制方法是激活硅负极高能量电池容量的重要因素，目前主要的充电方法有恒流充电法、恒压充法、恒流恒压充电法等充电法。

1、恒流充电法在充电初期，充电电流远小于动力电池可接受的充电电流，因而造成前期充电时间较长，在充电后期，充电电流又大于动力电池可接受的充电电流，造成电池温度急剧升高，影响电池寿命。

2、恒压充电法也有其不足之处，主要表现在充电初期充电电流过大很可能超过电池可接受的最大充电电流值，对电池的寿命造成不利影响，同时容易使电池极板弯曲，造成电池报废，然而在充电末期，又由于电池电动势的回升使充电电流非常的小，容易造成电池的欠充问题。

3、恒流恒压充电法避免了充电初期阶段充电电流过大以及充电末期易造成过充的缺点，但它并没有很好的改善欠充的问题，而且充电初期阶充电电流值单一，并不能实现安全、快速、高效的充电。

目前所普遍采用的充电方式为恒流再恒压的充电方式，此法在充电过程中恒压时间较长，难以达到快充的目的。提高电池恒流充电时的限制电压可以达到激活充电量的目的，但电池限制电压太高，电池内部会有副反应发生；限制电压太低，电池难以充满。常规锂离子电池的一个难点是，当电池放电到接近0V时，会表现出传递容量损失，并且不能通过一般恒流恒压充电方式对其充电。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种阶梯式锂电池充电控制方法，可以将充电电池容量激活，有效充满电池容量。

本发明提供的一种阶梯式锂电池充电控制方法，要求该锂电池的负极活性物质为硅，原理是根据锂电池性能参数，设定充电所需的恒定电压和电流，以及充电截止电流和充电截止电压，包括以下阶梯式的充电步骤：

a、0.7C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.1V，0.5C电流截止；

b、0.5C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.15V，0.3C电流截止；

c、0.3C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.25V，0.15C电流截止；

d、0.15C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.35V，0.02C电流截止；

e、直至将电池电量充满。

上所述方法，应用于包括主控制器、反激变换器和采样电路的充电器，所述主控制器通过采样电路获取充电器的实时输入电压和充电电池的实时电压，并根据充电器的实时输入电压和充电电池的实时电压，计算出控制反激变换器主开关导通时间的占空比，输出相应占空比的PWM波，实现对电池的充电控制。

本发明提供的阶梯式锂电池充电控制方法，首先使用0.7C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.1V，0.5C电流截止；然后对0.5C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.15V，0.3C电流截止；再对0.3C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.25V，0.15C电流截止；最后在对0.15C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.35V，0.02C电流截止；直至将电池电量充满。

附图说明

图1为本发明提供的阶梯式锂电池充电控制方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

1、本发明提供的阶梯式锂电池充电控制方法，主控制器通过驱动电路控制MOS管开关的开通与关闭，实现对电池的可控充电。主控制器还可以通过采样电路对输入电压和各节电池的端电压进行实时采样，根据电池的实时电量进行智能充电控制。要求该锂电池的负极活性物质为硅，原理是根据锂电池性能参数，设定充电所需的恒定电压和电流，以及充电截止电流和充电截止电压，包括以下阶梯式的充电步骤：

首先使用0.7C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.1V，0.5C电流截止；然后对0.5C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.15V，0.3C电流截止；再对0.3C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.25V，0.15C电流截止；最后在对0.15C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.35V，0.02C电流截止；直至将电池电量充满。与现有技术的充电控制方法相比，本发明提供的充电电池的充电控制方法有效的激活了锂电池的容量，实现了对电池的快速电量充满，而且确保了充电安全。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种阶梯式锂电池充电控制方法，要求该锂电池的负极活性物质为硅，其特征在于：原理是根据锂电池性能参数，设定充电所需的恒定电压和电流，以及充电截止电流和充电截止电压，包括以下阶梯式的充电步骤：

a、0.7C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.1V，0.5C电流截止；

b、0.5C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.15V，0.3C电流截止；

c、0.3C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.25V，0.15C电流截止；

d、0.15C的电流对电池进行恒流、恒压充电，直至电池电压达到4.35V，0.02C电流截止；

e、电池电量充满。

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