[发明专利]二次电池的充电方法和电池充电器

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池的充电方法和电池充电器。更具体地，本发明涉及用于二次电池充电的充电方法和电池充电器，该二次电池使用在放电过程中离子导电性急剧改变的正极性活性物质。

背景技术

通常，诸如锂离子二次电池的非水电解质二次电池提供比诸如镍镉电池和镍氢电池的其它类型的二次电池更高的能量密度。因此，这些二次电池已广泛应用于包括膝上型个人计算机、移动电话和数码相机的移动电子装置。另一方面，可以将薄膜固态电池以芯片方式结合在电路板中。此外，将这些电池结合在电子货币卡、射频(RF)标签等中作为柔性可弯曲电池。响应于对更小更轻的移动电子装置和具有更高性能的货币卡的日益增长的需要，近年来，需要具有更高容量和更短充电时间的更小和更轻的二次电池。

到今天为止，例如，作为用在二次锂离子电池中的正极性活性物质，LiCoO₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄已经商品化。然而，为了实现更高性能、更低成本，现在，正在研究各种新材料。

顺便提及，为了使非水电解质二次电池充电，通常使用恒流/恒压充电。该方法为恒流充电和恒压充电的结合并且以恒定电流使电池充电直到电池电压达到给定电压，然后，以恒定电压使该电池充电直到达到完全充电。通过这种方法，首先以恒流充电，然后以恒压充电，电池在短时间内快速充电，因此防止由电池电压急剧上升所导致的电池性能的退化。在恒流/恒压充电期间，充电期间的电流用于监控充电是否完成。

另一方面，已经提出了确定充电是否完成的方法(日本专利第3271138号，下文中，作为专利文件1)。该方法提出了首先通过执行脉冲充电，其次在暂停状态期间通过检测开路电压(OCV)来确定充电是否完成。通过以预定时间间隔重复充电状态和暂停状态的周期来实施脉冲充电。在充电状态下，向二次电池提供用于充电的充电电流。在暂停状态下，切断充电电流以暂停充电。

发明内容

然而，在专利文件1中所公开的测量开路电压的方法被设计为通过获得开路电压的包络线来确定充电是否完成。该方法类似于监控适于充电的所到达的电压水平的现有技术。

对于部分正极性活性物质，离子导电性在充电和放电过程的特定阶段急剧改变。更具体地，离子导电性在放电的早期阶段明显下降。随着放电的继续，离子导电性在放电过程的特定阶段上升。如果使用具有这种正极性活性物质的二次电池，则不能通过在充电期间监控电压值或者电流值而检测到离子导电性的改变。此外，如在专利文件1中所公开的仅在暂停状态期间检测开路电压，也不能检测离子导电性的改变。因此，即使使用具有这种性能的正极性活性物质的二次电池通过现有方法充电，也不可能准确地确定充电是否完成，因此使电池充电超过期望水平。使二次电池充电超过期望水平，即，使电池过充电，导致电池特性退化或者使用寿命变短。

鉴于前述情况，存在对本发明的需要，本发明提供二次电池的充电方法和电池充电器，在对二次电池(其使用离子导电性在特定阶段急剧改变的正极性活性物质)进行充电时，它们可以通过精确检测离子导电性的改变来终止充电。

为了解决以上需要，本发明的第一实施方式为二次电池的充电方法，包括：脉冲充电控制步骤、电压检测步骤、充电终止确定步骤和充电终止控制步骤。充电控制步骤通过以预定时间间隔重复二次电池的充电状态和暂停状态的周期来实施脉冲充电。电压检测步骤检测二次电池的电压。充电终止确定步骤基于在通过电压检测步骤所检测的暂停状态的电池电压来确定是否终止二次电池的充电。当通过充电终止确定步骤已经确定充电应该终止时，充电终止控制步骤终止脉冲充电。

本发明的第二实施方式为二次电池充电器，包括：脉冲充电控制单元、电压检测单元、充电终止确定单元以及充电终止控制单元。充电控制单元通过以预定时间间隔重复二次电池的充电状态和暂停状态的周期来实施脉冲充电。电压检测单元测量二次电池的电压。充电终止确定单元基于通过电压检测单元所检测的暂停状态的电池电压确定是否终止二次电池的充电。当通过充电终止确定单元已经确定应该终止充电时，充电终止控制单元终止脉冲充电。

当使用其离子导电性在放电过程中的特定阶段急剧变化的正极性活性物质的二次电池充电和放电时，本发明的实施方式允许仅在高离子导电性范围内充电和放电。这使二次电池可适当地运行，因此允许快速充电和放电。此外，本发明的实施方式允许通过监控作为离子导电性改变的结果的电压改变来准确确定充电是否完成，因此，防止二次电池过充电。

附图说明