专利名称：：一种提高蓄电池比容量的快速充电方法
技术领域：
：本发明一种提高蓄电池比容量的快速充电方法属于电池领域，特别是涉及一种锂离子电池、聚合物锂离子电池的快速充电方法。
背景技术：
：随着可移动用电设备的快速发展，对二次锂离子电池的容量及快速充电性能也越来越高，对于具体的某一电池，人们希望能找到一种兼顾充电电量与充电时间的充电方式。锂离子二次电池的充电容量与充电时正极脱出的锂量成正比，提高充电结束后电池的稳定电压，有利于正极脱出更多的锂，以实现充入更多电量的目的。考虑到正极钴酸锂过量脱锂后材料的结构会发生变化，现今所普遍采用的充电方式均建立在保证正极钴酸锂材料锂脱出量不高于55%的基础上，即充电结束后电池稳定电压不超过4.2V。随着锂离子电池技术的发展，合成充电时脱锂量超过55%且结构稳定的钴酸锂材料已经成为可能，未来甚至可能出现脱锂量达10(m的正极钴酸锂材料。CN1961450A专利公开了一种充电截止电压超过4.35V锂离子电池的制作方法，但未能提出此类电池的合理的充电管理方法。CN1845418、CN101388562、CN101388477等公开了一些快速充电的方法，此类方法的目的是采用大电流对电池进行恒流充电，同时，为抵消大电流充电产生的极化电压，选择提高恒流充电的截止电压。此类方法虽能达到快速充电的目的，然由于其充电方法建立在电池稳定电压不超过4.2V基础之上，对于如何使电池充入更多的电量则显得不足。
发明内容本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种简单、方便的兼顾充电时间与充电容量，以实现快速充电的同时，充进尽可能多的电量，从而使电池在使用时可以放出更多的电量的一种提高蓄电池比容量的快速充电方法。本发明的目的是通过以下方案来实现的，根据电化学原理，电池充电过程中产生的极化与充电电流成正比，充电电流越大，产生的极化则越大，电池充电完成后电压回落越大，即电池实际充进的电量越少。因此，减小充电的电流或恒压充电截止电流，有利于减小充电过程中产生的极化，从而使电池充入更多的电量。本发明的方法是在恒流L充电至U,截止的快速充电方式上，减小快速充电电流L，待电压充电至U,后转恒压充电，直至电流下降后，停止充电。本发明的方法是在恒流I,充电至U,截止的快速充电方式上，减小快速充电电流L至12，待电压充至仏后转恒压充电直至电流降至I,后，即停止充电。12=I,-AI(1)厶1=0.5XnXI。艮P:12=1,-0.5XnXI。(2)其中，1。为电池1C倍率电流；0分别取112/1。之间的整数。L的选择可为Iz=I,/m(3)其中m为不小于2的正整数。I,为快速充电所需电流大小I,=60*Cr/t(4)其中，a(mAh)为电池的额定容量，t(min)为期望充满电的时间；U,为恒流充电截止电压-U,=2Uo-Us,(5)其中，U。为行业所普遍接受的小倍率恒流-恒压充电方式所使用的标准充电截止电压，依锂离子电池所使用的正负极材料及电池的组合方式而有所不同，如LiCo(VC系单体电池为4.2V，LiFeP(VC系单体电池为3.6V,U,为以电流I'恒流充至U。并静置10分钟后电池开路电压。AI与Iz的选择需要兼顾充电时间、充电容量、电池循环性能及安全性能。AI太小，难以实现充入更多电量的目的；AI太大，将导致电池充电时间太长，同时，可能导致电池出现较严重的过充而影响电池的循环性能及安全性能。I,.太大，难以实现充入更多电量的目的；L太小，电池充电时间加长，同样可能导致电池出现较严重的过充而影响电池的循环性能及安全性能。二者的取值需要通过实验验证及具体需求进行选择。本发明中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，1。为电池1C倍率电流；n分别取l12/1。之间的整数。n太大，则难以实现快速充电的目的，同时，可能出现较严重的过充而影响电池的循环性能、安全性能；n太小，则难以实现充入更多电量的目的。实际使用中，为兼顾充电电量、充电速度、循环性能以及安全性能，n更优选l或2。本发明中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中m为不小于2的正整数。m太大，则难以实现快速充电的目的，同时，可能出现较严重的过充而影响电池的循环性能、安全性能；m太小，则难以实现充入更多电量的目的。实际使用中，为兼顾充电电量、充电速度、循环性能以及安全性能，m更优选为2或3。本发明一种提高蓄电池比容量的快速充电方法可以制成充电器。利用本发明方法可以制成电子元器件，与电芯组装一起使用。本发明通过减小快速充电电流，在快速充电末期进行短时间恒压充电，以实现快速充电的同时，充进尽可能多的电量，从而使电池在使用时可以放出更多的电量。本发明简单、有效、实用、易于推广，充电快且能充进尽可能多的电量。具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例1501417HS10C高倍率型聚合物锂离子电池，额定容量50mAh，1C倍率电流为50mA。根据公式(4)，选定原有恒流快速充电电流I,为4C倍率电流(200mA)，依据公式(5)得到恒流充电截止电压U,为4.36V。根据公式(2)、(3)，分别选取n值为1、2，m值为2、3、4，得到恒流充电电流12分别为175mA、150mA;恒压(4.36V)充电截止电流分别为100mA、66.7mA、50raA。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注上述所有放电制度均为1.0C(50mA)恒流放电至3.0V截止。表中C,为首次放电容量；N为放电容量不低于80%初始容量的最大循环周数。根据表l数据可以知道，当n为l，m分别为、2、3、4时，电池的首次放电容量C,较原有放电容量分别提高了7.44%、14.34%、18.15%;n为2，m分别为、2、3、4时，电池的首次放电容量d较原有放电容量分别提高了9.80%、16.70%、25.41%。实际使用中可根据不同的需求选择相应的充电方式，如对循环寿命及充电速度要求相对较低，则可选择表中的充电方式6，同时电池安全性能有保障；如需兼顾充电时间、寿命、容量，可选择表中充电方式3或5，同时电池安全性能有保障。——实施例2452026HS10C高倍率型聚合物锂离子电池，额定容量130mAh，1C倍率电流为130mA。根据公式(4)，选定原有恒流快速充电电流L为6C倍率电流(780mA),依据公式(5)得到恒流充电截止电压U,为4.41V。根据公式(2)、(3)，分别选取n值为1、2，m值为2、3、4,得到恒流充电电流12分别为715mA、650mA;恒压(4.41V)充电截止电流分别为390mA、260mA、195mA。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>6n=2、m=3时650mA恒流充电至4.41V后恒压充电至260mA截止14.7154.9157不燃不爆7n=2、in=4时650mA恒流充电至4.41V后恒压充电至195mA截止16.0163.2625/10燃烧注上述所有放电制度均为1.0C(130mA)恒流放电至3.0V截止。表中d为首次放电容量；N为放电容量不低于80%初始容量的最大循环周数。根据表2数据可以知道，当n为l，m分别为、2、3、4时，电池的首次放电容量C,较原有放电容量分别提高了4.81W、11.62%、19.35%;n为2，m分别为、2、3、4时，电池的首次放电容量C,较原有放电容量分别提高了8.06%、14.55%、20.72%。实际使用中可根据不同的需求选择相应的充电方式，如容量要求尽可能高，对循环寿命及充电速度要求相对较低，则可选择表中的充电方式6，同时电池安全性能有保障；如需兼顾充电时间、寿命、容量，可选择表中充电方式3或5，同时电池安全性能有保障。权利要求1.一种提高蓄电池比容量的快速充电方法，在恒流I1充电至U1截止的快速充电方式上，其特征是减小快速充电电流I1，待电压充电至U1后转恒压充电，直至电流下降后，停止充电。2.根据权利要求1所述的一种提高蓄电池比容量的快速充电方法，其特征是减小快速充电电流L至12，待充电电压至U,后转恒压充电至电流降至L后，停止充电，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，1。为电池1C倍率电流；n分别取l12/1。之间的整数，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中m为不小于2的正整数，I,为快速充电所需电流大小，I,=60*Cr/t，Cr(mAh)为电池的额定容量，t(min)为期望充满电的时间；U,为恒流充电截止电压，U,=2U。-US,U。为行业所普遍接受的小倍率恒流-恒压充电方式所使用的标准充电截止电压，U,为以电流1,恒流充至U。并静置IO分钟后电池开路电压。3.根据权利要求2所述的一种提高蓄电池比容量的快速充电方法，其特征是n优选1或2.4.根据权利要求2所述的一种提高蓄电池比容量的快速充电方法，其特征是m优选2或3。5.根据权利要求2所述的一种提高蓄电池比容量的快速充电方法制成的充电器。全文摘要本发明一种提高蓄电池比容量的快速充电方法属于电池领域，本发明的方法是在恒流I<sub>1</sub>充电至U<sub>1</sub>截止的快速充电方式上，减小快速充电电流I<sub>1</sub>至I<sub>2</sub>，待电压充至U<sub>1</sub>后转恒压充电直至电流降至I<sub>z</sub>后，即停止充电。I<sub>0</sub>为电池1C倍率电流；n分别取1～I<sub>2</sub>/I<sub>0</sub>之间的整数。I<sub>z</sub>的选择可为I<sub>z</sub>＝I<sub>1</sub>/m，其中m为不小于2的正整数。本发明可以制成充电器。本发明简单、有效、实用、易于推广，充电快且能充进尽可能多的电量。文档编号H01M10/44GK101640296SQ200910042369公开日2010年2月3日申请日期2009年8月28日优先权日2009年8月28日发明者唐胜成,成定波,曾石华,赖晓强申请人:广州丰江电池新技术股份有限公司