宁德新能源 安全快充技术曝光

2020-03-20来源: 爱集微关键字:快充

现在手机通常使用锂离子电池,锂离子电池经过20多年的发展,能量密度得到了极大提升,但是,锂离子电池技术发展到现在,能量密度的提升已经到了瓶颈阶段。

目前普遍应用在锂电池上的充电方法是通过预设的恒定电流持续充电至某一电位后在此电位恒压充电的方式。这种充电方式会使阳极电位不断下降,从而造成锂离子在阳极表面还原成锂金属而析出,这时产生的锂枝晶会在电极表面进行积累,进而极大地威胁了电池的安全性能。

针对这一问题,宁德新能源在16年6月20日申请了一项名为“电池充电的方法及装置”的发明专利(申请号:201610447577.6),申请人为宁德新能源科技有限公司。

根据目前公开的专利资料,让我们一起来看这项安全、高效的快充技术吧。

首先要介绍的就是该专利中关于电池充电的整体方法流程图,首先,系统获取待充电电池对应的阳极开路电压曲线、阳极阻抗曲线、析锂电位阈值以及剩余电量。

阳极开路电压曲线,表示的是在电池在持续充电过程中,处于不同剩余电量情况下阳极电位的变化情况,如下图所示为阳极开路电压曲线的示意图,是与SOC(剩余电量)相关的函数曲线。

阳极阻抗曲线,表示的是在电池不同剩余电量情况下,阳极阻抗的变化情况,也是与SOC相关的函数曲线;析锂电位阈值,是在充电电流的确定过程中防止析锂情况出现的基本参数,如果充电过程中阳极电位持续在该电位值以下就会出现析锂情况,而在此点位置之上就没有。

其次,根据阳极开路电压曲线以及剩余电量,确定当前阳极开路电压;根据阳极阻抗曲线确定当前阳极阻抗;根据当前的阳极开路电压、阳极阻抗以及锂电位阈值确定当前充电的电流。

最后再根据当前的充电电流对需要充电的电池进行充电,这里反复提及到了阳极开路电压、阳极阻抗值、锂电池阈值等关键字,我们就来看看如何获取这些关键参数。

如上图所示为获取阳极开路电压的流程图,首先使用测试电流对需要充电的电池进行充电,这个测试电流是一个固定值,可以根据工程人员的经验值进行选取。

其次,在使用测试电流对待充电电池进行充电的过程中,采集待充电电池处于不同剩余电量时阳极与参比电极之间的电位差,以便于确定待充电电池对应的阳极开路电压曲线。

如上图是获取阳极阻抗的方法流程图,首先获取待充电电池的第一放电电位以及第二放电电位。第一放电电位为待充电电池以第一放电电流持续放电第一放电时间后的电位,第二放电电位为待充电电池以第二放电电流持续放电第二放电时间后的电位。

其次,根据公式Ra=(U1-U2)/(I2-I1)进行计算得到阳极阻抗,再分别采集待充电电池处于不同剩余电量时对应的阳极阻抗,用这个值来确定待充电电池对应的阳极阻抗曲线。

如上图为获取析锂电位阈值的方法流程图,首先使用最大安全充电电流对待充电电池进行充电,这个最大的安全充电电流为需要充电电池的固有硬件参数,一般是不可以改变的。在使用最大安全充电电流对待充电电池进行充电的过程中,将采集到的待充电电池对应的阳极与参比电极之间的最小电位差,即确定为析锂电位阈值。

此外,为了保证电池的安全性,并且为了尽量的延长电池的寿命,需要设置合理的方案来对于充电电流进行调整。

如上图所示为充电电流的调整方法流程图,在充电过程中,检测充电电压是否达到截止电压,当充电电压未达到截止电压时,则执行步骤1052,否则执行步骤1053。

在步骤1052中,会维持当前充电方式不变,以继续对待充电电池进行充电;而在步骤1053中,维持当前充电电压,同时将当前充电电流大小变更为截止电流大小,以继续对待充电电池进行充电直至充满。

通过对充电电压的检测以及对充电电流的进一步调整,可以有效避免在电池充电过程中因不合理的充电电压或充电电流对电池的损耗!

以上就是宁德新能源的安全、高效电池充电方法,该方案对于人们担忧的快充技术的安全性提出了全新的解决方案,作为一种通用的电池充电方案,该技术可以应用在多种应用场景下,给人们的生活带来更大的便利!

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