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CN112366374A - 一种锂离子动力电池充放电方法 - Google Patents

一种锂离子动力电池充放电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子动力电池充放电方法，克服了现有技术的电池运行寿命短的问题，包括第一充放电方法和第二充放电方法，所述第一充放电方法为对磷酸铁锂电池体系限制充电电量，所述第二充放电方法为对三元及高电压三元电池体系限制充电电量和限制放电电量。本发明严格限定电池充放电电压区间，控制充放电电压，预防低SOC区间条件下充放电，减少电池内部应力剧烈，减少三元类电池高SOC区间条件下充放电出现过充，能够延长锂离子电池寿命。

Description

一种锂离子动力电池充放电方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池应用技术领域，尤其涉及一种能够延长锂离子电池寿命的锂离子动力电池充放电方法。
背景技术
锂离子动力及储能电池的使用周期决定其性价比，随着人们对动力电池节能减排价值的日益严格追求，适应长寿命周期的动力电池除了从电池材料、电芯一致性控制等方面入手，电池使用过程中的充放电状态控制亦非常重要。现有技术并未对电池充放电范围和运行区间电压进行限定，导致电池运行寿命短。
例如，一种在中国专利文献上公开的“ 一种电池多阶段控温放电方法、装置及系统”，其公告号CN110190349A，该发明方法包括实时获取电池在放电过程中的温度；根据所述温度转换所述电池的放电方式，直至放电过程结束。该发明方法未对电池充放电范围和运行区间电压进行限定，充放电过程中电池内部应力剧烈，且会出现过充，导致电池运行寿命短。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的电池运行寿命短的问题，提供一种锂离子动力电池充放电方法，该方法严格限定电池充放电电压区间，控制充放电电压，预防低SOC区间条件下充放电，减少电池内部应力剧烈，减少三元类电池高SOC区间条件下充放电出现过充，能够延长锂离子电池寿命。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子动力电池充放电方法，所述锂离子动力电池包括磷酸铁锂电池体系和三元及高电压三元电池体系，包括第一充放电方法和第二充放电方法，所述第一充放电方法为对磷酸铁锂电池体系限制充电电量，所述第二充放电方法为对三元及高电压三元电池体系限制充电电量和限制放电电量。
作为优选，所述第一充放电方法包括放电电量限制截止电压在2.5V-3.1V，放电电流至满荷电状态的80%至95%。磷酸铁锂电池体系采用不限制充电电量的方法，至电池充电至规定的上限电压3.65V，电流至截止电流，控制放电电量要求电池放电至该体系规定的2.0V以上，最优下限截止电压最优控制在2.5V至3.1V之间，电池放电至满荷电状态的80%至95%。
作为优选，所述第二充放电方法包括限制充电截止电压在4.1V-4.7V，充电电量至满电荷电量的80%至95%。充电至规定体系的上限电压4.2V及以上电压，控制充电电量至电池满电荷电量的80%至95%，充电截止电压低于规定的上限电压。
作为优选，所述第二充放电方法包括限制放电截止电压在3.0V-3.4V，放电电量至电池电量的80%至95%。
作为优选，所述第一充放电方法包括限制充电电流在0.1C-50C。
作为优选，所述第一充放电方法包括限制放电电流在0.1C-100C。
作为优选，所述第二充放电方法包括限制充电电流在0.1C-10C。
作为优选，所述第二充放电方法包括限制放电电流在0.1C-30C。
作为优选，所述磷酸铁锂电池体系的使用电压在2.0V-3.65V，所述三元及高电压三元电池体系使用电压在2.7V-4.2V及大于4.2V。针对使用电压2.0V-3.65V的磷酸铁锂电池体系采用不限制充电电量，控制放电电量的方法；针对使用电压2.7V-4.2V及以上三元及高电压三元电池体系，采用控制充电电量状态下的充电方式，同时限制放电电量。
作为优选，还包括对剩余5%-20%电量用于紧急自加热，提升电池温度，自加热放电电压为截止电压。当电池处于极端低温环境条件下运行，电池需要进行充电操作，电池将剩余5%-20% 电量用于自加热，保持电池充电温度大于0度。
因此，本发明具有如下有益效果：
1. 方法严格限定充放电电压区间，控制充放电电压，预防低SOC区间条件下充放电；
2. 减少电池内部应力剧烈，减少三元类电池高SOC区间条件下充放电出现过充；
3. 电池在低温能够自加热，保持电池充电温度大于0度。
具体实施方式
下面结合实施例与对比例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
实施例：
方式1：对磷酸铁锂体系8AH电池采用限制充电电量的方法，8A恒流恒压充电至3.65V，80A放电至2.5V，每1000次测试1次全充放电容量。
方式2：对磷酸铁锂体系8AH电池采用限制充电电量的方法，8A恒流恒压充电至3.65V，80A放电至3.0V，每1000次测试1次全充放电容量。
方式3：对磷酸铁锂体系8AH电池采用限制充电电量的方法，8A恒流恒压充电至3.65V，80A放电至3.1V，每1000次测试1次全充放电容量。
方式4：对三元体系26AH电池采用限制充电电量和限制放电电量的方法，26A恒流恒压充电至4.15V，50A放电至下限3.0V，每500次测试1次全充放电容量。
方式5：对三元体系26AH电池采用限制充电电量和限制放电电量的方法，26A恒流恒压充电至4.15V，50A放电至下限3.2V，每500次测试1次全充放电容量。
对比例1：对磷酸铁锂体系8AH电池8A恒流恒压充电至实测容量的100%，80A放电至2V，每1000次测试1次全充放电容量。
对比例2：对磷酸铁锂体系8AH电池8A恒流充电至实测容量的80%，80A放电至2.0V，每1000次测试1次全充放电容量。
对比例3：对磷酸铁锂体系8AH电池8A恒流充电至实测容量的50%，21A放电至2V，每1000次测试1次全充放电容量。
对比例4：对三元体系26AH电池26A恒流恒压充电至4.2V，50A放电至2.7V，每500次测试1次全充放电容量。
分别记录首次容量保持率、1000次容量保持率、2000次容量保持率、3000次容量保持率和4000次容量保持率。
统计上述实施例和比较例的首次容量保持率、1000次容量保持率、2000次容量保持率、3000次容量保持率和4000次容量保持率，具体实验数据结果如表格1、表格2：
实验例 首次容量保持率 1000次容量保持率 2000次容量保持率 3000次容量保持率 4000次容量保持率
方式1 100% 100.2% 99.0% 97.3% 96.2%
方式2 100% 100.7% 99.4% 98.1% 96.7%
方式3 100% 102.1% 99.1% 98.3% 97.3%
对比例1 100% 93.1% 88.5% 81.7% 74.5%
对比例2 100% 94.5% 88.9% 84.8% 80.2%
对比例3 100% 93.1% 88.3% 84.0% 79.5%
表格 1
实验例 首次容量容量保持率 500次容量保持率 1000次容量保持率 1500次容量保持率 2000次容量保持率
方式4 100% 97.1% 94.8% 93.1% 91.0%
方式5 100% 97.6% 95.2% 93.6% 91.8%
对比例4 100% 95.7% 92.2% 89.0% 81.2%
表格 2
由以上数据可以看出，磷酸铁锂-石墨体系电池采用不限制充电容量，限制放电截止电压来控制放电容量的方法可以有效提升电池循环寿命。三元-石墨体系电池采用恒流充电至截止电压限制充电电量及限制放电电压来控制放电容量的方法可以有效提升电池循环寿命。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子动力电池充放电方法，所述锂离子动力电池包括磷酸铁锂电池体系和三元及高电压三元电池体系，其特征在于，包括第一充放电方法和第二充放电方法，所述第一充放电方法为对磷酸铁锂电池体系限制充电电量，所述第二充放电方法为对三元及高电压三元电池体系限制充电电量和限制放电电量。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池充放电方法，其特征在于，所述第一充放电方法包括放电电量限制截止电压在2.5V-3.1V，放电电流至满荷电状态的80%至95%。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池充放电方法，其特征在于，所述第二充放电方法包括限制充电截止电压在4.1V-4.7V，充电电量至满电荷电量的80%至95%。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池充放电方法，其特征在于，所述第二充放电方法包括限制放电截止电压在3.0V-3.4V，放电电量至电池电量的80%至95%。
5.根据权利要求2所述的一种锂离子动力电池充放电方法，其特征在于，所述第一充放电方法包括限制充电电流在0.1C-50C。
6.根据权利要求2所述的一种锂离子动力电池充放电方法，其特征在于，所述第一充放电方法包括限制放电电流在0.1C-100C。
7.根据权利要求3或4所述的一种锂离子动力电池充放电方法，其特征在于，所述第二充放电方法包括限制充电电流在0.1C-10C。
8.根据权利要求3或4所述的一种锂离子动力电池充放电方法，其特征在于，所述第二充放电方法包括限制放电电流在0.1C-30C。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池充放电方法，其特征在于，所述磷酸铁锂电池体系的使用电压在2.0V-3.65V，所述三元及高电压三元电池体系使用电压在2.7V-4.2V及大于4.2V。
10.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池充放电方法，其特征在于，还包括对剩余5%-20%电量用于紧急自加热，提升电池温度，自加热放电电压为截止电压。
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