一种三元体系锂离子电池快速预充方法与流程

本发明属于三元体系充电，具体涉及一种三元体系锂离子电池快速预充方法。

背景技术：

1、电芯预充主要作用完成成膜反应及活性物质的激活，sei膜质量及物相转变的稳定性决定电芯性能，小电流充电使sei膜结构更加致密，物相更稳定，但充电时间过长，特别是高容量电芯，预充耗时会更长，即采用小电流预充电芯不能满足产能的需求。

技术实现思路

1、本发明针对电芯预充时间长无法满足产能需求的技术问题，提供一种三元体系锂离子电池快速预充方法，使用三阶梯式充电方式缩短预充时间。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种三元体系锂离子电池快速预充方法，采用三阶梯式充电方式，并且负极成膜区为第一充电阶梯，使用小电流充电；可逆相变区为第二充电阶梯，使用大电流充电在不可逆相变区为第三充电阶梯，使用小电流充电。三阶梯式充电能够对电芯不同功能区采用不同的充电电流，在保证电芯性能的前提下缩短预充时间。

4、作为本发明的一种优选方案，所述第一充电阶梯的小电流和第三充电阶梯的小电流不同，且第一充电阶梯的小电流电流密度和第三充电阶梯的小电流电流密度均小于大电流的电流密度。

5、作为本发明的一种优选方案，第一充电阶梯、第二充电阶梯和第三充电阶梯的充电截止电位随电解液组分及正负极主材的不同而不同。随电解液组分及正负极主材的不同而不同的电芯所存在的功能区是不同的，所以对每个电解液组分及正负极主材的需要分别处理。

6、作为本发明的一种优选方案，各充电阶梯的充电截止电位的获取步骤为：

7、步骤s1：步骤s1：通过dv/dq曲线获得目标电解液组分及正负极主材的负极成膜区和活性物质在嵌锂和脱锂过程中的相变区；所述的相变区包括可逆相变区和不可逆相变区；

8、具体步骤为：

9、在阿宾柜对目标电解液组分及正负极主材的电芯进行小电流充电，充电电流密度为0.1c-0.3c；

10、以设定时间对电芯进行采样，根据采样点数据获得v-soc曲线和dv/dq-soc曲线；

11、根据峰特征获得目标电解液组分的负极成膜区和活性物质在嵌锂和脱锂过程中的相变区；

12、步骤s2：确定负极成膜区的小电流充电截止电位；

13、s21：准备目标电解液组分及正负极主材的未微充电芯；

14、s22：使用不同电流密度分别对未微充电芯进行小电流充电，电流密度为0.1c—0.3c，获得各电流密度的dq/dv曲线，根据dq/dv曲线获得各电流密度下的成膜电位；

15、s23：根据各成膜电位确定目标电解液组分及正负极主材的小电流充电截止电位，小电流充电截止电位高于各成膜电位中的最大值。

16、步骤s3：确定可逆相变区的大电流充电截止电位；

17、s31：准备目标电解液组分及正负极主材的未微充电芯；

18、s32：使用不同电流密度进行大电流充电，电流密度为0.3c-0.7c，并获得各电流密度的dq/dv曲线，根据dq/dv曲线获得各电流密度下的可逆相变电位；

19、s33：根据各可逆相变电位确定目标电解液组分及正负极主材的大电流充电截止电位，大电流充电截止电位低于各可逆相变电位中的最大值。

20、步骤s4：确定不可逆相变区的小电流充电截止电位；

21、s41：准备目标电解液组分及正负极主材的未微充电芯；

22、s42：使用不同电流密度进行小电流充电，电流密度为0.2c-0.4c，并获得各电流密度的dq/dv曲线，根据dq/dv曲线获得各电流密度下的不可逆相变电位，并且dq/dv曲线的最后一个峰值就是不可逆相变电位；

23、s43：确定目标电解液组分及正负极主材的小电流充电截止电位，该小电流充电截止电位是三元体系的满电电位。

24、当只针对某一种特定电解液组分及正负极主材时，按步骤s1-s4操作就可以。

25、当针对不同电解液组分及正负极主材时，可以按步骤s1-s4循环操作，也可以在每个步骤中在同一个状态下同时对不同电解液组分及正负极主材进行操作。具体操作根据实际情况进行选择。

26、本发明从成膜电位及正极可逆、不可逆相变的机理出发，通过不同电解液组分及正负极主材的成膜电位及可逆相变电位，采用三阶梯式的充电制式，缩短预充时间，保证电芯性能，并且本发明方法适用所有的三元体系，在同领域内具有较高的竞争力。

技术特征：

1.一种三元体系锂离子电池快速预充方法，其特征在于：采用三阶梯式充电方式，并且负极成膜区为第一充电阶梯，使用小电流充电；可逆相变区为第二充电阶梯，使用大电流充电在不可逆相变区为第三充电阶梯，使用小电流充电。

2.根据权利要求1所述的三元体系锂离子电池快速预充方法，其特征在于：所述第一充电阶梯的小电流和第三充电阶梯的小电流不同，且第一充电阶梯的小电流电流密度和第三充电阶梯的小电流电流密度均小于大电流的电流密度。

3.根据权利要求1所述的三元体系锂离子电池快速预充方法，其特征在于：第一充电阶梯、第二充电阶梯和第三充电阶梯的充电截止电位随电解液组分及正负极主材的不同而不同。

4.根据权利要求3所述的三元体系锂离子电池快速预充方法，其特征在于，各充电阶梯的充电截止电位的获取步骤为：

5.根据权利要求4所述的三元体系锂离子电池快速预充方法，其特征在于，在步骤s1中，具体步骤为：

6.根据权利要求4所述的三元体系锂离子电池快速预充方法，其特征在于，在步骤s2中，具体步骤为：

7.根据权利要求6所述的三元体系锂离子电池快速预充方法，其特征在于，在步骤s3中，具体步骤为：

8.根据权利要求7所述的三元体系锂离子电池快速预充方法，其特征在于，在步骤s4中，具体步骤为：

9.根据权利要求8所述的三元体系锂离子电池快速预充方法，其特征在于，目标电解液组分及正负极主材为多个，每个目标电解液组分及正负极主材的操作按步骤s1-s4循环或者每个步骤中同时对不同目标电解液组分及正负极主材进行操作。

技术总结本发明公开了一种三元体系锂离子电池快速预充方法，采用三阶梯式充电方式，并且负极成膜区为第一充电阶梯，使用小电流充电；可逆相变区为第二充电阶梯，使用大电流充电在不可逆相变区为第三充电阶梯，使用小电流充电。三阶梯式充电能够对电芯不同功能区采用不同的充电电流，在保证电芯性能的前提下缩短预充时间。本发明从成膜电位及正极可逆、不可逆相变的机理出发，通过不同目标电解液组分及正负极主材的成膜电位及可逆相变电位，采用三阶梯式的充电制式，缩短预充时间，保证电芯性能，并且本发明方法适用所有的三元体系，在同领域内具有较高的竞争力。技术研发人员：周沛,王敏,王浩受保护的技术使用者：郑州比克电池有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29