一种锂离子电池低温充电方法与流程

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池低温充电方法。
背景技术：
：锂离子电池通过li+在正负极之间的迁移来实现化学能与电能的相互转化。随着锂离子电池应用范围的不断扩展，应用端对锂离子电池在低温下的充放电性能的要求越来越高。随着使用温度的降低，锂离子电池正负极的动力学条件变差，电解液粘度上升，电导率下降，这些因素将导致锂离子电池在低温下的性能急剧下降。更为严重的是在低温下充电将可能导致负极析锂，不仅会造成电池性能急剧劣化，还会造成严重的安全隐患。为了避免析锂风险，企业在低温下，一般使用较小的充电电流（如0.2c）对电池进行充电，但这种操作，必将导致充电时间的延长。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种锂离子电池低温充电方法，在最大化降低低温充电时间的同时，避免低温充电过程中的负极析锂。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种锂离子电池低温充电方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）用电流i1以恒流的方式将电池充电至预设电位v1，静置时间为0～5min；（2）用电流i2以恒流的方式将电池充电至预设电位v2，然后在此电位下恒压充电至电流下降到i3；（3）用电流i3以恒流的方式将电池充电至截止电压v3，然后在此电位下恒压充电至电流下降到i4。上述方案中，所述预设电位v1<v2<v3，其中v1大于企业规定的下限电压，且v1=v2-0.15，v2为电池出现析锂的临界电位，v3等于企业规定的上限电压。所述电流i1＞i2＞i3＞i4，其中i1为企业规定的电池在25℃下所能承受的最大持续充电电流，i2=0.5i1，0.2c≥i3，0.08c≥i4≥0.05c。上述方案中，所述临界电位v2通过以下步骤确：（a）取n只型号相同且常温下任意两个电池间内阻差异小于预设阀值0.03mω的电池作为实验电池，其预设静置时间为24～36h，以0.33c放电至企业规定的下限电压；（b）将实验电池放置在-10℃～5℃温度下静置预设的时间后，用电流i2以恒流的方式将每个实验电池分别充电至预设的电压，然后在此电位下恒压充电至电流下降到i3；（c）静置，观察电池的电压随时间变化的趋势，若电压在下降过程中出现了明显的平台，则该电池对应的电压不符合要求；（d）拆解不符合要求的电池，确认负极极片是否析锂。进一步的，实验电池预设的电压为：v2x=v3-(n-x)*δv；其中，0<δv<0.1v，n表示实验电池总数，x表示当前实验电池序号。由上述技术方案可知，本发明所述的锂离子电池低温充电方法，在不改变电池原有结构的情况下，通过改变低温充电方式，达到改善电池低温性能的效果。通过本发明的充电方式，在最大化降低低温充电时间的同时，避免低温充电过程中的负极析锂。附图说明图1是本发明实施例1电芯对应的充电曲线图；图2是本发明对比例1电芯对应的充电曲线图；图3是本发明实施例2对应的充电曲线图；图4是本发明对比例2对应的充电曲线图；图5是本发明的方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步说明：本发明提及的锂离子电池未在材料和结构上做出改进，仅通过充电方式的优化来改善其低温性能。实施例1：选择一款容量为50ah三元电芯（正极材料为ncm622，负极材料为人造石墨，导电胶为sp和cnts，粘结剂为pvdf和cmc、sbr）为实验对象，在0℃进行低温充电。该款电芯企业规定的25℃下最大充电电流为100a(2c)。用本发明提供的确定电池临界析锂电位的方法，该款电芯在0℃下的临界析锂电位v2=4.05v。通过计算我们可以分别计算出相关数值，即：第一步，使用100a电流以恒流的方式将电池充电至3.9v，静置时间5min；第二步，使用50a以恒流的方式将电池充电至4.05v转恒压充电至电流下降到10a；第三步，用电流10a以恒流的方式将电池充电至截止电压4.2v，转恒压充电至电流下降到2.5a。对比例1：选择同一型号容量为的50ah三元电芯作为实验对象，按照常规的10a（0.2c）恒流充电至4.2v转恒压充电至电流下降到2.5a(0.05c)。实施例2：选择一款容量为27ah磷酸铁锂电芯（正极材料为lfp，负极材料为人造石墨，导电胶为sp和cnts，粘结剂为pvdf和cmc、sbr）为实验对象，在-10℃进行低温充电。该款电芯企业规定的25℃下最大充电电流为54a(2c)。用本发明提供的确定电池临界析锂电位的方法，该款电芯在0℃下的临界析锂电位v2=3.5v。通过计算我们可以分别计算出相关数值，即：第一步，使用54a电流以恒流的方式将电池充电至3.45v，静置时间5min；第二步，使用27a以恒流的方式将电池充电至3.5v转恒压充电至电流下降到5.4a；第三步，用电流5.4a以恒流的方式将电池充电至截止电压3.65v，转恒压充电至电流下降到1.35a。对比例2：选择同一型号容量为27ah磷酸铁锂电芯作为实验对象，按照常规的5.4a（0.2c）恒流充电至3.65v转恒压充电至电流下降到1.35a(0.05c)。由图1-4所示，对比实施例1、2按照本发明提供的充电方法得到的结果与对比例1、2按照常规充电方法所得到的结果进行对比,结果如下表所示：实施案例充电时间(min)析锂实施例172无对比实验例1148无实施例295无对比试验例2211.5无以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。当前第1页12