；W0. 4C倍率对电池2-2和2-3进行充电.1-2电池中，S个电压段内 的质量比容量依次分别为；Qi1为94. 5mAh/g、Qi2为21. 7mAh/g及Qi3为18. 3mAh/g;1-3 电池中，H个电压段内的比容量依次分别为；化1为20. 8mAh/g、化2为33. 8mAh/g及化3为 41. 7mAh/g.根据公式1计算在不同电压范围内各活性物质的充电质量比容量Q后，其所需 的充电电量比例如下表2所示：
[0043] 表2实施例2电池2-1不同电压范围内活性物质的充电电量比例
[004引在<3. 90V电压段，53. 2%的充电电量用于给Li(化/3崎/3心/3) 02充电，在3. 90V~ 4. 05V电压段86. 2%的电量用于LiMri204充电，在4. 05V~4. 20V电压段90. 1%的电量用 于LiMn204充电。
[0046] 根据上述计算，对2-1电池的充电方法设计如下：
[0047] 1)W9. 7A(1C)电流进行恒流充电，充电截止电压为3. 90V进静置5分钟；3)W 4.8A进行恒流充电，充电截止电压为4.05V;4)静置2分钟；5)W2.9A进行恒流充电，充电 截止电压为4. 20V;6)4. 20V恒压充电，充电截止电流为0. 28A。电池充电过程中的电流变化 和电压变化如图2所示。整个过程中电池共充入9. 6Ah的电量，总充电时间为131. 0分钟， 电池充电效率为44. 4%A;当充电容量大致相同时，该方法的充电效率要高于恒流恒压充 电方法。
[004引 实施例3 :
[004引本实施例对一种正极由LWeP04(材料1)、Li(Nii/3C0i/3Mni/3) 02 (材料。、LiMri204(材料3) H种活性物质组成的裡离子电池（下称3-1电池）进行充电。H种材 料质量比为1:1:3。参照电池；正极材料仅为LiFeP04(下称3-2电池），正极材料仅为 Li (Nii/3C0i/3Mni/3)02 (下称3-3电池），正极材料仅为LiMri204 (下称3-4电池）。四种电池的 制造工艺完全相同。
[0050] 对3-1电池W下述标准充电方法进行充电W确定电池容量；W4A恒流充电至 4. 2V后在4. 2V进行恒压充电，充电截止电流为0. 4A。得到电池容量为20. 2Ah，对应倍率为 0. 2C，并W此为基础进行下述方法充电效率的计算。
[0051] 将电池的充电电压分为H段，第一段为开路电压至3. 45V，第二段为3. 45V至 3. 80V，第H段为 3. 80V至 4. 20V。
[0052] Qi。的测算：W0. 2C倍率对电池3-2、3-3和3-4进行充电，3-2电池中，H个电 压段内的比容量依次分别为；Qi1为111. 5mAh/g、Qi2为9. 4mAh/g及Qi3为4. 6mAh/g; 3-3电池中，H个电压段内的比容量依次分别为；屯1为2.ImAh/g、化2为74. 6mAh/g及化3 为58. 4mAh/g;3-4电池中，S个电压段内的比容量依次分别为；屯1为1. 5mAh/g、93 2为 7. 9mAh/g及Qs3为87. 7mAh/g.根据公式1计算在不同电压范围内各活性物质的充电质量 比容量Q后，其所需的充电电量比例如下表3所示：
[0053] 表3实施例3电池3-1不同电压范围内活性物质的充电电量比例
[00巧]在<3.45￥电压段，94.4%的充电电量用于给11尸6口〇4充电，在3.45￥~3.80￥电 压段69. 2 %的电量用于Li(Nii/3C〇i/3Mni/3) 〇2充电，在3. 80V~4. 20V电压段80. 7 %的电量 用于LiMri2〇4充电。
[0056] 根据上述计算，对3-1电池的充电方法设计如下：
[0057] 1)W20A电流进行恒流充电，充电截止电压为3. 45V;2)W25A进行恒流充电，充 电截止电压为3.80V;3)W30A进行恒流充电，充电截止电压为4. 20V。电池充电曲线如图 3所示。整个过程中电池共充入18. 4Ah的电量，总充电时间为42. 3分钟，电池充电效率为 129. 2%A。当充电容量大致相同时，该方法的充电效率要高于恒流恒压充电方法。
[0058] 比较例1 ;
[0059] 对上述实施例中的电池1-1、2-1和3-1分别W下述恒流恒压方法进行充电。
[0060] 电池1-1 ;12A恒流充电至4. 2V后在4. 2V进行恒压充电，充电截止电流为5A。充 电时间为116. 9分钟，充电容量为18. 8Ah。
[0061] 电池2-1 ;4. 8A恒流充电至4. 2V后在4. 2V进行恒压充电，充电截止电流为0. 48A。 充电时间为153. 2分钟，充电容量为9. 6Ah。
[0062] 电池3-1 ;25A恒流充电至4. 2V后在4. 2V进行恒压充电，充电截止电流为3A。充 电时间为42分钟，充电容量为17. 5Ah。
[0063] 比较例I与本发明的充电方法的对比结果如表4所示：
[0064] 表4比较例充电方法的充电效率要低于实施例中方法
[0066] 如表4所示，采用比较例内常规恒流恒压充电方式对电池进行充电后，在电池的 容量与实施例中的方法相当的情况下，充电效率要明显低于实施例中的方法。
[0067] W上所述，仅为本发明中的具体实施例而已，并非对本发明的专利范围进行任何 形式的限制。需要说明的是，凡是依据本发明的技术实质对W上实施例进行的任何形式的 修改、变化、改进或简单替换，均仍属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种提高锂离子电池充电效率的充电方法，所述锂离子电池的正极由i种活性物质 组成，其中，i> 2,其特征在于，该方法包含以下步骤： (1) 在电池充电限制电压范围内，按电压由低到高分为η段，其中，η>i;第一电压 段的起始电压为低于其结束电压的任一电压值，每一电压段的结束电压是下一段的起始电 压，第η段的结束电压为电池充电限制电压；各电压段中，50%以上的充电电量用于其中一 种活性物质的充电，并且每一种活性物质至少在一个电压段内占50%以上的充电电量； (2) 各电压段分别进行恒流充电，所述电流不低于该待充电池的0. 01C充电倍率，且相 邻电压段的充电电流不同；达到一个电压段的结束电压后，以其结束电压进行恒压充电、或 进入下一电压段进行恒流充电、或停止充电。2. 根据权利要求1所述的提高锂离子电池充电效率的充电方法，其特征在于，所述步 骤（2)中，当恒流充电至本电压段的结束电压后，不进行、或进行一次、或进行多次恒压充 电，恒压充电结束电流小于该电压段的恒流充电电流。3. 根据权利要求1或2所述的提高锂离子电池充电效率的充电方法，其特征在于锂离 子电池的所述活性物质包括磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂或钴酸锂，但不局限于上述材料。4. 根据权利要求1所述的提高锂离子电池充电效率的充电方法，其特征在于第一个电 压段的充电起始电压为待充电池的开路电压。5. 根据权利要求1所述的提高锂离子电池充电效率的充电方法，其特征在于，每种活 性物质在各电压段的充电电量比例通过如下方法计算：用该活性物质在该电压段的充电质 量比容量Q除以各活性物质在该电压段的充电质量比容量之和Σ，得到该比例。6. 根据权利要求5所述的提高锂离子电池充电效率的充电方法，其特征在于，每种活 性物质在各电压段的充电质量比容量Q由下式（1)计算得出： Q=q*w(1) 其中，q为仅由该活性物质构成正极的电池在该电压段的质量比容量;w为待充电池中 该活性物质的质量百分数。7. 根据权利要求6所述的提高锂离子电池充电效率的充电方法，其特征在于，q的计算 方法为：按与待充电池相同的工艺制作仅由一种活性物质构成的正极的电池，在该电压段 内以不低于〇. 01C倍率的同一电流进行恒流充电至该电压段的结束电压，以获得该活性物 质在该电压段的充电电量，用该充电电量除以该活性物质质量，得到该活性物质在该电压 段的质量比容量q。8. 根据权利要求1所述的提高锂离子电池充电效率的充电方法，其特征在于每个电压 段的充电过程按电压值由低到高前后接续，直至充电至电池充电限制电压。9. 根据权利要求8所述的提高锂离子电池充电效率的充电方法，其特征在于两个电压 段的充电过程间有静置过程，静置时间为〇~30分钟，优选0~5分钟。10. 根据权利要求1或7所述的提高锂离子电池充电效率的充电方法，其特征在于，所 述恒流充电的电流优选为〇. 2-5C倍率，更优选为0. 2-1C。
【专利摘要】本发明提供一种提高锂离子电池充电效率的充电方法，该锂离子电池正极由i(i≥2)种活性物质组成，该方法包含以下步骤：(1)在电池充电限制电压范围内，按电压由低到高分为n段，其中，n≥i；(2)各电压段分别进行恒流充电，所述电流不低于该待充电池的0.01C充电倍率，且相邻电压段的充电电流不同；达到一个电压段的结束电压后，以其结束电压进行恒压充电、或进入下一电压段进行恒流充电、或停止充电。该方法可以提高电池的充电效率，用更短的时间对电池充入更多的电量，实现电池快速充电。
【IPC分类】H01M10/44
【公开号】CN105322245
【申请号】CN201410374254
【发明人】李群, 徐金龙, 吴宁宁, 孙雯, 石强, 刘沙
【申请人】中信国安盟固利动力科技有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年7月31日