[发明专利]锂金属电池的充电方法和锂金属电池系统

说明书

本发明提供了一种锂金属电池的充电方法，该充电方法为正弦波电流充电，将正弦波电流转化为直流脉动电流后输入锂金属电池，通过脉动电流调节锂金属电池中锂离子在锂金属表面的浓度，使得锂离子均匀沉积在锂金属表面，从而抑制锂枝晶生长，提高锂金属电池循环寿命，并且降低了安全问题发生的概率。

技术领域

本发明涉及摩擦纳米发电机领域，尤其涉及一种锂金属电池的充电方法和锂金属电池系统。

背景技术

众所周知，锂金属电池在充电过程中，锂离子还原时会形成锂枝晶，锂枝晶的生长会导致锂离子电池在循环过程中电极和电解液界面的不稳定，破坏生成的固体电解质界面(SEI)膜，锂枝晶在生长过程中会不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积，形成死理造成低库伦效率，锂枝晶的形成甚至还会刺穿隔膜导致锂离子电池内部短接，造成电池的热失控引发燃烧爆炸，总而言之，锂晶枝的生长会导致锂金属电池循环换寿命下降并且引发安全问题。因此，抑制锂晶枝的生长是提高锂金属电池循环寿命及避免安全问题的重要手段。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种锂金属电池的充电方法，通过以正弦波电流转化成的直流脉动电流的形式对锂金属电池进行充电，至少部分解决锂金属电池循环寿命下降及存在安全隐患的问题。

(二)技术方案

本发明一方面提出一种锂金属电池的充电方法，该充电方法为正弦波电流充电，将正弦波电流转化为直流脉动电流，将直流脉动电流输入锂金属电池，以使得锂金属电池中的锂离子均匀沉积在锂金属电池表面。

可选地，锂金属电池为Li/Li对称电池、LiFePO₄/Li全电池、LiCoO₂/Li 全电池、Li(NiCoMn)O₂/Li全电池，Li/S全电池或Li/O₂全电池。

可选地，采用频率为1Hz-5000Hz，电流密度为0.1-200mA cm^-2的脉动电流对锂金属电池充电。

优选地，采用频率为100Hz-3000Hz，电流密度为1-50mA cm^-2的脉动电流对锂金属电池充电。

优选地，采用频率为800Hz-1200Hz，电流密度为5-20mA cm^-2的脉动电流对锂金属电池充电。

可选地，采用频率为100Hz-3000Hz，电流密度为0.05-5mA g^-1的脉动电流对LiFePO₄/Li全电池充电。优选地，采用电流密度为0.2-1.5mA g^-1的脉动电流对LiFePO₄/Li全电池充电。

可选地，采用频率为410Hz，电流密度为0.36mA g^-1的脉动电流或频率为100Hz，电流密度为0.8mA g^-1的脉动电流对LiFePO₄/Li全电池充电。或者，采用频率为700Hz，电流密度为0.5mA g^-1的脉动电流对LiCoO₂/Li 全电池充电。或者，采用频率为460Hz，电流密度为0.2mA g^-1的脉动电流对Li(NiCoMn)O₂/Li全电池充电。

可选地，由摩擦纳米发电机产生正弦波电流；优选地摩擦纳米发电机为旋转纳米发电机。

本发明另一方面提供一种锂金属电池系统，包括摩擦纳米发电机和锂金属电池，其中，摩擦纳米发电机将机械能转变为正弦波电流，正弦波电流转化为直流脉动电流后为锂金属电池充电。

(三)有益效果