本申請(qǐng)涉及電池充電，尤其涉及一種電池充電方法。

背景技術(shù)：

1、鋰電池因其高能量密度和優(yōu)異性能廣受關(guān)注。在充電過(guò)程中，由于電化學(xué)反應(yīng)速率的限制，電池實(shí)際工作電壓與理論平衡電壓之間會(huì)產(chǎn)生差異，即極化電壓，而這種極化會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部電阻增加，使得實(shí)際可充入的電量往往低于理論容量，從而造成充電容量低的結(jié)果。其中低溫(一般指的是充電溫度低于0攝氏度)和大倍率充電(一般指的是充電倍率大于1.5c)是產(chǎn)生極化的主要因素。在低溫下，電池內(nèi)部電解液的粘度增加，導(dǎo)致鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)降低，使其在電解液和電極材料中的傳輸速率顯著減慢，無(wú)法快速到達(dá)電極表面參與反應(yīng)，造成電極界面的鋰離子濃度梯度增大，引起濃差極化。與此同時(shí)低溫還會(huì)導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移阻抗增大，使電池極化進(jìn)一步上升。此外電極材料在低溫下的電化學(xué)反應(yīng)活性降低，導(dǎo)致交換電流密度下降，電極界面反應(yīng)的速率變慢，電化學(xué)極化顯著增加。此外，鋰離子在低溫下嵌入負(fù)極材料的速率減慢，導(dǎo)致部分鋰離子在負(fù)極表面析出形成金屬鋰，這不僅降低了電池的庫(kù)倫效率，析出的鋰還會(huì)與電解液反應(yīng)生成副產(chǎn)物(例如鋰枝晶和不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜(se?i膜))，從而增大界面阻抗，進(jìn)一步加劇電化學(xué)極化和濃差極化，導(dǎo)致極化電壓進(jìn)一步上升，最終導(dǎo)致電池充電容量降低。與此同時(shí)，析出的鋰會(huì)不斷累積導(dǎo)致形成的鋰枝晶可能刺穿隔膜，引發(fā)內(nèi)部短路，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池失效或引發(fā)安全事故。

2、大倍率充電下電極反應(yīng)的速率快，鋰離子在電極表面的反應(yīng)速率遠(yuǎn)小于電子傳輸速度，導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)電位增加，電池兩極的電化學(xué)反應(yīng)不能快速完成，從而造成電化學(xué)極化電壓升高。同時(shí)大倍率充電下通過(guò)電解質(zhì)、電極材料以及接觸電阻等內(nèi)部阻抗的電流也會(huì)增加，電流越大導(dǎo)致產(chǎn)生的歐姆電壓降就會(huì)越大，最終造成歐姆極化增大，導(dǎo)致極化電壓進(jìn)一步增加。并且在高倍率充電時(shí)鋰離子在電解液中的擴(kuò)散速度跟不上電流的需求，還會(huì)導(dǎo)致電解液中鋰離子的濃度梯度增加從而造成電化學(xué)勢(shì)差，產(chǎn)生濃度極化。綜上電池整體極化電壓的升高不僅會(huì)導(dǎo)致電池充電容量下降，還可能引起電池發(fā)熱、容量衰減等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致電池安全性下降，因此減少電池極化具有重要意義。

3、基于此，有必要提供一種更有效、更可靠的技術(shù)方案，來(lái)減少電池充電過(guò)程中的極化電壓，增加電池充電中的電流倍率，從而提高電池充電容量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池充電方法，可以減少電池充電過(guò)程中的極化電壓，增加電池充電中的電流倍率，從而提高電池充電容量，并滿足不同場(chǎng)景下的充電需求。

2、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池充電方法，包括：同時(shí)施加偏置直流電流疊加交流電流對(duì)電池進(jìn)行充電，所述偏置直流電流的電流值為ic，所述交流電流的電流峰值為ia，所述交流電流的頻率為fc，對(duì)所述電池充電的總電流ib＝ic+iasin(2πfct)，t為充電時(shí)間。

3、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述ic小于等于所述電池的最大充電電流。

4、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述ic的充電倍率為1c至1.5c。

5、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述ic為所述電池的最大充電電流的10％至100％。

6、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述ia的絕對(duì)值小于等于所述ic。

7、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述ia為所述ic的10％至100％。

8、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述fc為50hz至1mhz。

9、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，根據(jù)不同的充電情況采用不同的fc。

10、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，在充電環(huán)境溫度低于0攝氏度時(shí)，采用fc為40khz至100khz的頻率進(jìn)行充電。

11、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，在充電環(huán)境溫度低于0攝氏度時(shí)，采用fc為該溫度下所述電池交流阻抗虛部為0的頻率進(jìn)行充電。

12、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，在充電環(huán)境溫度為常溫且在ib的充電倍率大于1.5c時(shí)，采用fc為50hz至100khz的頻率進(jìn)行充電。

13、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，在充電環(huán)境溫度為常溫且在ib的充電倍率大于1.5c時(shí)，采用fc為該溫度下所述電池交流阻抗虛部為0的頻率進(jìn)行充電。

14、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，在充電環(huán)境溫度低于0攝氏度且在ib的充電倍率大于1.5c時(shí)，采用fc為1khz至100khz的頻率進(jìn)行充電。

15、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，在充電環(huán)境溫度低于0攝氏度且在ib的充電倍率大于1.5c時(shí)，采用fc為該溫度下所述電池交流阻抗虛部為0的頻率進(jìn)行充電。

16、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池充電方法，可以減少電池充電過(guò)程中的極化電壓，增加電池充電中的電流倍率，從而提高電池充電容量，并滿足不同場(chǎng)景下的充電需求。

技術(shù)特征：

1.一種電池充電方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的電池充電方法，其特征在于，所述ic小于等于所述電池的最大充電電流。

3.如權(quán)利要求2所述的電池充電方法，其特征在于，所述ic為所述電池的最大充電電流的10％至100％。

4.如權(quán)利要求1所述的電池充電方法，其特征在于，所述ia的絕對(duì)值小于等于所述ic。

5.如權(quán)利要求4所述的電池充電方法，其特征在于，所述ia為所述ic的10％至100％。

6.如權(quán)利要求1所述的電池充電方法，其特征在于，所述fc為50hz至1mhz。

7.如權(quán)利要求6所述的電池充電方法，其特征在于，根據(jù)不同的充電情況采用不同的fc。

8.如權(quán)利要求7所述的電池充電方法，其特征在于，在充電環(huán)境溫度低于0攝氏度時(shí)，采用fc為40khz至100khz的頻率進(jìn)行充電。

9.如權(quán)利要求7所述的電池充電方法，其特征在于，在充電環(huán)境溫度低于0攝氏度時(shí)，采用fc為該溫度下所述電池交流阻抗虛部為0的頻率進(jìn)行充電。

10.如權(quán)利要求7所述的電池充電方法，其特征在于，在充電環(huán)境溫度為常溫且在ib的充電倍率大于1.5c時(shí)，采用fc為50hz至100khz的頻率進(jìn)行充電。

11.如權(quán)利要求7所述的電池充電方法，其特征在于，在充電環(huán)境溫度為常溫且在ib的充電倍率大于1.5c時(shí)，采用fc為該溫度下所述電池交流阻抗虛部為0的頻率進(jìn)行充電。

12.如權(quán)利要求7所述的電池充電方法，其特征在于，在充電環(huán)境溫度低于0攝氏度且在ib的充電倍率大于1.5c時(shí)，采用fc為1khz至100khz的頻率進(jìn)行充電。

13.如權(quán)利要求7所述的電池充電方法，其特征在于，在充電環(huán)境溫度低于0攝氏度且在ib的充電倍率大于1.5c時(shí)，采用fc為該溫度下所述電池交流阻抗虛部為0的頻率進(jìn)行充電。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池充電方法，所述電池充電方法包括：將充電電源的直流電或者交流電轉(zhuǎn)換成為偏置直流電流疊加交流電流；同時(shí)施加上述轉(zhuǎn)換后的偏置直流電流疊加交流電流對(duì)電池進(jìn)行充電。本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池充電方法，可以減少電池充電過(guò)程中的極化電壓，從而提高電池充電容量，并滿足不同場(chǎng)景下的充電需求。

技術(shù)研發(fā)人員：丁飛,魏旭陽(yáng),楊宇豪,張睿,張哲,李樂(lè),王寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15