本發(fā)明涉及一種用于對電化學(xué)電池進行充電的方法，以及一種能夠?qū)崿F(xiàn)該方法的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電化學(xué)蓄電電池單元是電池或電化學(xué)蓄電池的基本單元。它由兩個電極(陽極和陰極)和電解質(zhì)組成，這使得生成電能的化學(xué)反應(yīng)成為可能。

2、根據(jù)具體應(yīng)用所需的電壓和容量，電池中的電化學(xué)電池單元串聯(lián)或并聯(lián)地連接，或通過兩種方式的組合進行連接。

3、電池單元的充電速度取決于許多因素，特別是電池單元的容量、電池單元的技術(shù)、充電電流以及實際上的安全特征。

4、現(xiàn)有技術(shù)中有若干文獻旨在減少電池單元的充電時間。

5、文獻[1]描述了一種為了對具有電極端子的可再充電電池快速地進行充電而實現(xiàn)的自適應(yīng)充電協(xié)議，該電極端子連接到為了向電極施加時變(time-variable)電壓而提供的電源的端子，在開始針對電池的充電操作之前，該自適應(yīng)充電協(xié)議包括以下步驟：檢測關(guān)于電池的先前充電操作的歷史數(shù)據(jù)的存在；如果檢測到，則處理歷史數(shù)據(jù)以便調(diào)整充電參數(shù)，目的在于優(yōu)化充電操作；如果未檢測到，則對電池進行電測試以便獲得關(guān)于電池的荷電狀態(tài)(state?of?charge，soc)的變化的數(shù)據(jù)，目的在于構(gòu)建要用于優(yōu)化充電操作的關(guān)于soc變化的訓(xùn)練模型。

6、文獻[2]描述了一種用于對鋰電池快速地進行充電的方法，該方法包括：在使充電電流最大化的同時在第一階段對電池進行充電；然后在響應(yīng)于通過參考電極確定的陽極電勢而減小充電電流的同時在第二階段對電池進行充電，以便將陽極電勢保持在門限或門限以上；然后在響應(yīng)于通過參考電極確定的陰極電勢而減小充電電流的同時在第三階段對電池進行充電，使得陰極電勢在不超過陰極電勢門限的情況下最大化?？刂破骺梢苑謩e使用電池單元電勢信號和陰極或陽極參考電極信號來實時地確定陽極電勢或陰極電勢。門限是陽極電勢，高于該陽極電勢實際上不發(fā)生鋰電鍍。

7、文獻[3]描述了一種可再充電電池，該可再充電電池包括陽極、陰極、布置在陽極和陰極之間的電解質(zhì)、至少部分地圍繞陽極、陰極和電解質(zhì)的保護殼體、至少部分地布置在保護殼體內(nèi)部并且被配置為接收源自處于期望加熱溫度th的外部熱源的熱量以便將電池加熱到用于對電池充電的期望溫度tc的熱分布元件，熱分布元件使得降低充電時間成為可能。

8、在來自現(xiàn)有技術(shù)的這些文獻中，充電時間相對于應(yīng)用規(guī)范仍然非常長，達幾十分鐘，越發(fā)使得在新電池中能量密度具有增加的趨勢。

9、因此，需要提供一種用于對電化學(xué)蓄電電池單元進行充電的方法，該方法相對于現(xiàn)有技術(shù)已知的方法顯著地減少充電時間。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的一個主題是一種用于對電化學(xué)蓄電電池單元進行充電的方法，其中電池單元的端子之間的電壓在至少兩個連續(xù)的預(yù)定電壓電平處保持恒定，輸送到電池單元的充電電流隨著電池充電而逐漸減小，該方法包括：

2、e1)向電池單元的端子施加第一電壓的第一步驟，第一電壓大于正常充電電壓，正常充電電壓被定義為這樣的電壓，以使得如果在電池單元的完整充電周期內(nèi)施加正常充電電壓，則正常充電電壓不會導(dǎo)致電池單元電化學(xué)地劣化；

3、e2)施加正常充電電壓的第二步驟。

4、有利地，針對充電參數(shù)應(yīng)用第一步驟，使得電池單元的內(nèi)部電阻不高于預(yù)定門限。

5、有利地，充電參數(shù)是從充電容量、充電電流、充電電壓和充電時間之中選擇的。

6、有利地，第一電壓通過以下公式定義：

7、v1＝max(2.5*vbat或10.5v)，

8、max對應(yīng)于最大電壓，并且vbat對應(yīng)于電池單元的正常充電電壓。

9、有利地，以正常充電電壓生成的充電容量相對于以第一充電電壓和以正常充電電壓生成的總?cè)萘康陌俜直仍?0％和50％之間。

10、有利地，電池單元包括電解質(zhì)，電解質(zhì)的電子電導(dǎo)率小于10-9(ω.m)-1。

11、有利地，電池單元包括固體電解質(zhì)。

12、有利地，電解質(zhì)包括從lipon、li3ocl、lision、lin和latp中選擇的材料中的一種材料。

13、本發(fā)明還涉及用于管理電池單元的充電的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)被配置為實現(xiàn)上述方法。

技術(shù)特征：

1.一種用于對至少一個電化學(xué)蓄電電池單元進行充電的方法，其中，所述電池單元的端子之間的電壓在至少兩個連續(xù)的預(yù)定電壓電平處保持恒定，輸送至所述電池單元的充電電流隨著電池充電而逐漸減小，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，針對充電參數(shù)應(yīng)用所述第一步驟，使得所述電池單元的內(nèi)部電阻不高于預(yù)定門限。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述充電參數(shù)是從充電容量、充電電流、充電電壓和充電時間之中選擇的。

4.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，所述第一電壓(v1)通過以下公式定義：

5.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，以所述正常充電電壓生成的充電容量相對于以所述第一充電電壓(v1)和所述正常充電電壓(vbat)生成的總?cè)萘康陌俜直仍?0％和50％之間。

6.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，所述電池單元包括電解質(zhì)，所述電解質(zhì)的電子電導(dǎo)率小于10-9(ω.m)-1。

7.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，所述電池單元包括固體電解質(zhì)。

8.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，所述電解質(zhì)包括lipon、li3ocl、lision、lin和latp之中選擇的材料中的一種材料。

9.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，只要所述電化學(xué)蓄電電池單元的荷電狀態(tài)小于預(yù)定義的臨界值(soclimit)，施加所述第一電壓(v1)。

10.根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項所述的方法，其中，只要所述電化學(xué)蓄電電池單元的荷電狀態(tài)小于預(yù)定義的最大值(socmax)，就施加所述正常充電電壓(vbat)。

11.一種用于管理至少一個電池單元的充電的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)被配置為實施根據(jù)先前權(quán)利要求中的一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于對電化學(xué)蓄電電池單元進行充電的方法，其中，電池單元的端子之間的電壓在至少兩個連續(xù)的預(yù)定電壓電平處保持恒定，輸送到電池單元的充電電流隨著電池充電而逐漸減小，該方法包括：E1)向電池單元的端子施加第一電壓(V<subgt;1</subgt;)的第一步驟，第一電壓(V<subgt;1</subgt;)大于正常充電電壓(V<subgt;bat</subgt;)，正常充電電壓(V<subgt;bat</subgt;)被定義為這樣的電壓，以使得如果在電池單元的完整充電周期內(nèi)施加正常充電電壓，則正常充電電壓不會導(dǎo)致電池單元電化學(xué)地劣化；E2)施加正常充電電壓(V<subgt;bat</subgt;)的第二步驟。

技術(shù)研發(fā)人員：L·卡西耶,J·塞萊,S·歐卡西
受保護的技術(shù)使用者：原子能和輔助替代能源委員會
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19