一种锂电池充放电方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种提高锂电池充放电容量的方法。

背景技术

锂离子电池因其能量密度大、安全性高、循环寿命长等特点被广泛应用于电动汽车上。但是目前电动汽车对于锂电池的容量要求越来越高。锂电池的容量受温度、内阻、充放电倍率等影响。目前提高锂电池容量的方法主要有改变电池内部结构尤其是正极材料和改变外界条件两种方法。

目前，在现有技术中有提供一种提高镍锰酸锂电池容量的正极片及其应用的镍锰酸锂电池，其正极片中含有含活性锂离子的化合物，其在首次充电过程中贡献出活性锂离子，并在之后镍锰酸锂电池的放电过程中不再继续吸收锂离子，进而提高镍锰酸锂电池的电池容量。这种方法虽然可以提高锂电池的容量，但是正极片各个成分的比例难以控制，制备起来相对复杂。此外还有在电池极片表面均匀地适度施加压力进而提高锂电池容量，这种方法的不足之处在于如果施加的压力过大，可能会使电池发生热失控甚至爆炸等危险。因此，如何简单易行且安全可靠的提高锂电池充放电容量是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何简单易行且安全可靠的提高锂电池充放电容量，提供一种锂电池充放电方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种锂电池充放电的方法，所述方法包括：

检测所述锂电池的初始容量和健康状态；

将所述锂电池放置在亥姆霍兹线圈中，设置通过所述亥姆霍兹线圈的恒定电流并对所述锂电池进行充放电；

在环境温度下，对所述锂电池以一定倍率恒流放电至放电截止电压后停止放电，并将所述锂电池放置一段时间；

在环境温度下，对所述锂电池以所述一定倍率恒流充电至充电截止电压后停止充电，并将所述锂电池放置一段时间；

重复上述所述锂电池充放电过程若干次；

分别获取所述亥姆霍兹线圈通以所述恒定电流情况下的所述锂电池进行所述恒流放电和所述恒流充电的磁场中所述锂电池容量数据；

将所述磁场中所述锂电池容量数据与非磁场中所述锂电池容量数据进行对比获取所述磁场中所述锂电池容量增加数据。

进一步地，所述非磁场中所述锂电池容量数据的获取包括：

在环境温度下，不施加磁场时，对所述锂电池以一定倍率恒流放电至放电截止电压后停止放电，并将所述锂电池放置一段时间；

在环境温度下，不施加磁场时，对所述锂电池以所述一定倍率恒流充电至充电截止电压后停止充电，并将所述锂电池放置一段时间；

重复上述所述锂电池充放电过程若干次。

较佳地，所述方法还包括：改变通过所述亥姆霍兹线圈中的所述恒定电流，在不同所述恒定电流产生的不同磁场中重复对所述锂电池进行充放电。

较佳地，所述一定倍率包括1/3C，1/2C和1C。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：不用在电池极片上施加压力或者在电池生产时对电池极群组进行预压力，减少了复杂的制备工艺，并且提高了电池在生产和使用中的安全性，且该方法简单易行并能够较好地提高锂电池的充放电容量。

附图说明

图1为本发明一种锂电池充放电方法一实施例中的方法流程图；

图2为本发明一种锂电池充放电方法一实施例中的不同磁感应强度下的放电容量对比图；

图3为本发明一种锂电池充放电方法一实施例中的不同磁感应强度下的充电容量对比图；

图4为本发明一种锂电池充放电方法一实施例中的不同磁感应强度下1/3C倍率的放电曲线图；

图5为本发明一种锂电池充放电方法一实施例中的不同磁感应强度下1/3C倍率的充电曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示为本发明一种锂电池充放电方法的方法流程图：

S01：检测所述锂电池的初始容量和健康状态；

对需要测量的锂电池检测其在没有施加磁场情况下的初始容量以及电池的使用情况。

S02：将所述锂电池放置在亥姆霍兹线圈中，设置通过所述亥姆霍兹线圈的恒定电流并对所述锂电池进行充放电；

将锂离子电池放置在电池夹具中，固定电池；将用夹具固定的锂离子电池放入亥姆霍兹线圈中，要保证电池放置在线圈中间，以使电池处在均匀的磁场中；亥姆霍兹线圈产生磁场的磁感应强度可以通过高斯计测量获得。

在环境温度下，不施加磁场，将锂电池以1/3C倍率恒流放电至放电截止电压2.75V后，将电池搁置1h；

在环境温度下，不施加磁场，将锂电池以1/3C倍率恒流充电至充电截止电压4.2V后，将电池搁置1h；

循环上述步骤一次。

改变充放电倍率为1/2C，1C并重复以上步骤。

将锂电池放置在通电的亥姆霍兹线圈中进行容量测试，具体操作如下：

设置流过亥姆霍兹线圈的电流为1A；

在环境温度下，将锂电池以1/3C倍率恒流放电至放电截止电压2.75V后，将电池搁置1h；

在环境温度下，将锂电池以1/3C倍率恒流充电至充电截止电压4.2V后，将电池搁置1h；

循环上述步骤一次。

改变充放电倍率为1/2C，1C并重复以上步骤。

改变流过亥姆霍兹线圈的电流为5A和10A并重复以上步骤。

其中未放置在线圈中的磁感应强度为0mT，通过上述公式计算并通过高斯计测量可得当直流电源的电流大小为1A、5A、10A时，产生磁场的磁感应强度大小分别为3.95mT、19.75mT和39.50mT。

S03：分别获取所述亥姆霍兹线圈通以所述恒定电流情况下的所述锂电池进行所述恒流放电和所述恒流充电的磁场中所述锂电池容量数据；

如图2，图3所示为锂电池未放置在通电的亥姆霍兹线圈中和放置在线圈中的充放电容量实验数据。

如图2所示，为锂电池在不同磁感应强度下的放电容量对比图。

在同一放电倍率下，以1/3C倍率为例，当电池未放在磁场中即磁感应强度为0mT时，电池的放电容量为2.46Ah。当磁感应强度增加至3.98mT时，放电容量为2.51Ah，增加了2.03％。当磁感应强度增加至19.75mT时，放电容量为2.66Ah，增加了8.13％。当磁感应强度增加至39.50mT时，放电容量为2.887Ah，增加了17.48％。可见，随着磁感应强度的增大，电池的放电容量逐渐增大。这是因为当外加磁场时，会促进电池内部的氧化还原反应，进而减小了电池的极化内阻，因此电池的端电压下降速度变慢，从而使实际放出的容量增加。并且随着磁感应强度的逐渐增大，电池内部的氧化还原反应愈加剧烈，因此电池的放电容量随磁感应强度的增加而增大。且由图2可以发现电池的放电容量与磁感应强度近似呈线性关系。所以在实际中可以适当提高锂电池所处磁场的磁感应强度来提高电池的放电性能。

如图3所示，为锂电池在不同磁感应强度下的充电容量对比图。

从图中不难看出，电池的充电容量随着磁感应强度的增大而增大，且整体趋势与图2基本相同。结合图2和图3，说明磁场对锂电池的充放电容量均有影响，即锂电池的充放电容量随着磁感应强度的增大而增大，且二者近似呈线性关系。

S04：将所述磁场中所述锂电池容量数据与非磁场中所述锂电池容量数据进行对比获取所述磁场中所述锂电池容量增加数据。

如图4，图5所示，为锂电池在不同磁感应强度下的充放电曲线。

如图4所示，为锂电池以1/3C倍率在不同磁感应强度下的放电曲线。由图可见不同磁感应强度影响电池的放电容量，随着磁感应强度的增大，电池的放电容量逐渐增大，这与前面的得到的结论相同。并且磁感应强度越大，电池的端电压越大。随着磁感应强度的增大，放电电压平台呈上升趋势，且磁感应强度越大，平台时间越长，变化越缓慢。从图中不难看出，当磁感应强度仅为3.98mT时，与未在磁场中的放电曲线基本重合，但是当磁感应强度增加至19.75mT甚至39.50mT时，放电电压平台明显升高，这说明适当提高磁感应强度可以增加电池的放电平台，提高电池的放电性能。

如图5所示，为锂电池以1/3C倍率在不同磁感应强度下的充电曲线。与放电曲线相似，当充电开始时，电压有一个突然上升的过程，随后进入充电电压平台。随着磁感应强度逐渐增大，充电电压平台逐渐平缓，平台时间变长。和放电曲线有所不同的是当磁感应强度增大时充电电压平台呈下降趋势。并且磁感应强度越大，电池的端电压越低。

由此，一种提高锂电池充放电容量的方法，将锂电池放置在通电的亥姆霍兹线圈中，适当提高给亥姆霍兹线圈供电的直流电大小，进而改变锂离子电池所处磁场的磁感应强度大小，进而提高锂离子电池的充放电容量。磁感应强度大小由直流电源控制，方便易行，且效果明显。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。