专利名称：一种锂离子电池的充电方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池的充电方法。
背景技术：
目前，锂离子电池已广泛应用于各种数字设备及各种电动设备上，市场上衡量锂离子的性能指标包括容量的大小和循环性能的高低等。循环性能是指电池多次充放电循环之后的容量保持率。目前技术人员通过电池生产过程中的材料改性、调整电解液添加剂、优化电池内部结构等诸多方式来改善循环性能，成绩斐然。但是随着用电设备的耐久性不断提高，人们也在追求更佳的电池循环性能。理论和实践表明，通过改善电池的充电方式，可以提供电池的循环性能。现有技术中对锂离子电池的充电方法采用的是先恒流后恒压的方式首先恒流充电，即电流一定，电池电压随着充电过程逐步升高；当电池端电压达到额定电压4. 2V (或额定电压4. IV)后，再改恒流充电为恒压充电，即电压一定，电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续逐步减小，当减小到0. OlC(或20mA)时，认为充电终止。这种充电方式中，电池需要在大电流高电压下充电停留较长时间，恶化了电池的循环使用性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种锂离子电池的充电方法，提高电池的循环使用性能。本发明的技术方案是这种锂离子电池的充电方法采用分步充电法，选择若干个不大于电池额定电压的预设电压，首先采用恒流充电至最低的预设电压，再保持恒定的最低预设电压，继续充电至充电电流为选定的第一预设电流；然后继续采用恒流充电法充电至次低的预设电压，再保持恒定的次低预设电压，继续充电至充电电流为选定的第二预设电流；重复以上恒流充电、 恒压充电步骤直至预设电压选择为额定电压。所述的分步充电法具体包括以下步骤1)选择一个低于额定电压的预设电压，以 0. 4C 2C的充电电流恒流充电至预设电压；幻保持预设电压恒定，继续充电至充电电流为预设电流，所述预设电流小于0. 3C ；3)保持预设电流恒定，继续充电至额定电压。进一步改进的方案中，所述步骤幻后还包括步骤4)保持额定电压，继续充电至充电电流为0. OlC 0. 03C。所述预设电压为电池额定电压的95% 98. 8%。所述预设电压为电池额定电压的95. 2% 98%。所述步骤1)中以0. 5 IC的充电电流恒流充电至预设电压。所述步骤2)和步骤3)中的预设电流为0. 1 0. 2C。本发明与现有技术对比所具有的有益效果是减少了电池充电过程中在高电压大电流状态下的停留时间，可以减弱电池的恶化，从而提高电池的循环性能。
图1是对比例1的放电容量保持率测试结果图；图2是实施例1的放电容量保持率测试结果图；图3是具体实施方式
二的放电容量保持率测试结果图；图4是具体实施方式
三的放电容量保持率测试结果图；图5是具体实施方式
四的放电容量保持率测试结果图。
具体实施例方式具体实施方式
一对比例1 选取100个型号18650容量为2200mAh额定电压为4. 2V的锂离子电池进行充放电循环测试。充电的具体步骤为①以0. 8C恒流充电至额定电压4. 2V，充电时间计时约65min ；②保持额定电压4. 2V恒压充电至40mA (0. 018C)，充电时间计时约60min。充电总时间约为125min。放电采用0. 5C恒电流放电。其平均放电容量保持率如图1所示。实施例1 选取100个型号18650容量为2200mAh额定电压为4. 2V的锂离子电池进行充放电循环测试。充电的具体步骤为①以0. 8C恒流充电至额定电压的97. 6%即4. IV，计时充电时间约57min ；②以恒压4. IV充电至预设电流0. 1C，计时充电时间约^min ；③以预设电流0. IC恒流充电至4. 2V，计时充电时间约36min ；④保持额定电压4. 2V恒压充电至40mA (0. 018C)，计时充电时间约20min。充电总时间约为141min。放电采用0. 5C恒电流放电。其平均放电容量保持率如图2所示。与对比例1中的充电方法对比，采用本实施例的分步充电法在4. 2V停留的时间仅为20min，而对比例中先恒流后恒压充电法在4. 2V停留时间为60min。采用本发明提供的充电方法，由于在充电过程中缩短了大电流在高电压下的停留时间，从而减弱电池的恶化， 可提高其循环使用性能。从图1、图2的平均放电容量保持率对比可以看出，采用对比例中的充电方法，在300次循环后，电池容量保持率减低到87%以下，而采用本实施例中的充电方法，在300次充放电循环后，电池容量保持率仍在95%以上，电池循环性能得到了很大的改善。
具体实施方式
二对比例2:选取100个型号18650容量为2200mAh额定电压为4. 2V的锂离子电池进行充放电循环测试。
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充电的具体步骤为①以0. 5C恒流充电至额定电压4. 2V，计时充电时间约IlOmin ；②保持额定电压4. 2V恒压充电至40mA (0. 018C)，计时充电时间约50min。充电总时间约为160min。放电采用0. 5C恒电流放电。其平均放电容量保持率如图3中曲线31所示。实施例2 选取100个与对比例2中相同的型号18650容量为2200mAh额定电压为4. 2V的锂离子电池进行充放电循环测试。充电的具体步骤为①以0. 5C恒流充电至额定电压的95%即4V，计时充电时间约85min ；②以恒压4V充电至预设电流0. 3C，计时充电时间约6min ；③以预设电流0. 3C恒流充电至4. 2V，计时充电时间约30min ；④保持额定电压4. 2V恒压充电至22mA(0. 01C)，计时充电时间约70min。充电总时间约为191min。放电采用0. 5C恒电流放电。其平均放电容量保持率如图3中曲线32所示。与不分步0. 5C的对比例2的充电方法对比，采用本实施例2的分步充电法在4. 2V 停留期间的电流很小，而对比例2中先恒流后恒压充电法在4. 2V停留时间为50min，电流较大。采用本发明提供的充电方法，由于在充电过程中缩短了大电流在高电压下的停留时间， 从而减弱电池的恶化，可提高其循环使用性能。从图3中曲线31和曲线32的平均放电容量保持率对比可以看出，采用对比例2中的充电方法，在300次循环后，电池容量保持率减低到95%以下，而采用本实施例中的充电方法，在300次充放电循环后，电池容量保持率仍在96. 5%以上，电池循环性能得到了很大的改善。
具体实施方式
三对比例3:选取100个型号18650容量为2200mAh额定电压为4. 2V的锂离子电池进行充放电循环测试。充电的具体步骤为①以0. 4C恒流充电至额定电压4. 2V，计时充电时间约125min ；②保持额定电压4. 2V恒压充电至40mA (0. 018C)，计时充电时间约45min。充电总时间约为170min。放电采用0. 5C恒电流放电。其平均放电容量保持率如图4中曲线41所示。实施例3 选取100个与对比例中相同的型号18650容量为2200mAh额定电压为4. 2V的锂离子电池进行充放电循环测试。充电的具体步骤为①以0. 4C恒流充电至额定电压的98. 8%即4. 15V，计时充电时间约120min ；②以恒压4. 15V充电至预设电流0. 03C，计时充电时间约65min ；③以预设电流0. 03C恒流充电至4. 2V，计时充电时间约40min。放电采用0. 5C恒电流放电。其平均放电容量保持率如图中曲线42所示。
与对比例3中的不分步0. 4C的充电方法对比，采用本实施例3的分步充电法在4. 2V停留时的电流仅为0. 03C，而对比例3中先恒流后恒压充电法在4. 2V停留时大于 0. 03C的电流停留时间为40min。采用本发明提供的充电方法，由于在充电过程中缩短了大电流在高电压下的停留时间，从而减弱电池的恶化，可提高其循环使用性能。从图4中曲线 41、曲线42的平均放电容量保持率对比可以看出，采用对比例3中的充电方法，在300次循环后，电池容量保持率减低到96. 5%以下，而采用本实施例3中的充电方法，在300次充放电循环后，电池容量保持率仍在97. 5%以上，电池循环性能得到了很大的改善。
具体实施方式
四对比例3:选取100个型号18650容量为2200mAh额定电压为4. 2V的锂离子电池进行充放电循环测试。充电的具体步骤为①以2C恒流充电至额定电压4. 2V，计时充电时间约20min ；②保持额定电压4. 2V恒压充电至40mA(0. 018C)，计时充电时间约70min。充电总时间约为90min。放电采用0. 5C恒电流放电。其平均放电容量保持率如图5中曲线51所示。实施例2 选取100个与对比例中相同的型号18650容量为2200mAh额定电压为4. 2V的锂离子电池进行充放电循环测试。充电的具体步骤为①以2C恒流充电至额定电压的98%即4. 12V，计时充电时间约22min ；②以恒压4. 12V充电至预设电流0. 2C，计时充电时间约35min ；③以预设电流0. 2C恒流充电至4. 2V，计时充电时间约30min ；④保持额定电压4. 2V恒压充电至66mA(0. 03C)，计时充电时间约40min。充电总时间约为127min。放电采用0. 5C恒电流放电。其平均放电容量保持率如图5中曲线52所示。与对比例4中不分步2C的充电方法对比，采用本实施例4的分步充电法在4. 2V 停留的电流一直小于0. 2C，而对比例4中先恒流后恒压充电法在4. 2V停留的电流很长一段时间都大于0. 2C。采用本发明提供的充电方法，由于在充电过程中缩短了大电流在高电压下的停留时间，从而减弱电池的恶化，可提高其循环使用性能。从图5中曲线51、曲线52 的平均放电容量保持率对比可以看出，采用对比例4中的充电方法，在300次循环后，电池容量保持率减低到83%以下，而采用本实施例4中的充电方法，在300次充放电循环后，电池容量保持率仍在92%以上，电池循环性能得到了很大的改善。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锂离子电池的充电方法，其特征在于采用分步充电法，选择若干个不大于电池额定电压的预设电压，首先采用恒流充电至最低的预设电压，再保持恒定的最低预设电压，继续充电至充电电流为选定的第一预设电流；然后继续采用恒流充电法充电至次低的预设电压，再保持恒定的次低预设电压，继续充电至充电电流为选定的第二预设电流；重复以上步骤直至预设电压选择为额定电压。
2.如权利要求1所述的锂离子电池的充电方法，其特征在于，所述分步充电法具体包括以下步骤1)选择一个低于额定电压的预设电压，以0.4C 2C的充电电流恒流充电至预设电压；2)保持预设电压恒定，继续充电至充电电流为预设电流，所述预设电流小于0.3C ；3)保持预设电流恒定，继续充电至额定电压。
3.如权利要求2所述的锂离子电池的充电方法，其特征在于，所述步骤3)后还包括: 步骤4)保持额定电压，继续充电至充电电流为0. OlC 0. 03C。
4.如权利要求3所述的锂离子电池的充电方法，其特征在于所述预设电压为电池额定电压的95% 98. 8%。
5.如权利要求4所述的锂离子电池的充电方法，其特征在于所述预设电压为电池额定电压的95. 2% 98%。
6.如权利要求2至5中任意一项所述的锂离子电池的充电方法，其特征在于所述步骤1)中以0. 5 IC的充电电流恒流充电至预设电压。
7.如权利要求2至5中任意一项所述的锂离子电池的充电方法，其特征在于所述步骤2)和步骤3)中的预设电流为0. 1 0. 2C。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池的充电方法，采用分步充电法，选择若干个不大于电池额定电压的预设电压，首先采用恒流充电至最低的预设电压，再保持恒定的最低预设电压，继续充电至充电电流为选定的第一预设电流；然后继续采用恒流充电法充电至次低的预设电压，再保持恒定的次低预设电压，继续充电至充电电流为选定的第二预设电流；重复以上步骤直至预设电压选择为额定电压。本发明减少了电池充电过程中在高电压大电流状态下的停留时间，可以减弱电池的恶化，从而提高电池的循环性能。
文档编号H01M10/44GK102195103SQ20101011813
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月4日 优先权日2010年3月4日
发明者罗青 申请人:深圳市比克电池有限公司