[发明专利]一种锂离子电池及其充电方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池及其充电方法。该锂离子电池的充电方法为限制充电电压法或限制充电容量法；其中，锂离子电池的N/P比＜1.02，N/P比为单位面积负极极片容量与单位面积正极极片容量的比值。本发明中锂离子电池的充电方法能够保证电芯的安全性，可有效防止充电过程中发生析锂，且本发明中锂离子电池的成本低，能量密度高，显著提高了循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池及其充电方法。

背景技术

锂离子电池是一种依靠锂离子在正负极之间来回移动的一种二次电池，在充电过程中，正极中的锂离子脱出，迁移至负极并嵌入负极材料中；放电时则正好相反，锂离子从负极材料中脱出，然后嵌入正极材料中。锂离子电池(LIB)是目前综合性能表现最好的电池体系，具有高比能量、高循环寿命、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染等独有优势，现阶段已迅速发展成为新一代储能电源，广泛应用于信息技术、电动汽车、航空航天、储能等领域。锂离子电池依据正极材料可以分为三元、磷酸铁锂、锰酸锂等类型。

目前锂离子电池设计上，为了防止电芯在充电过程中负极发生析锂，负极可接受锂离子的空位要大于正极可脱出的锂离子量，即要求负极的首次嵌锂容量要高于正极首次脱锂容量，即N/P比1(也称为CB值)。

中国专利CN111008478A中公开了一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，通过该专利的设计方法，可以找到锂离子电池设计的最佳N/P比，其中，实施例1确定的锂离子电池最优N/P比为1.2，明显大于1。

由于在锂离子电池大规模生产过程中，存在正负极极片涂布重量的波动，正负极材料克容量的波动等问题，为了避免电芯出现析锂现象，目前锂离子电池生产厂家采用的N/P比通常控制在1.04～1.20之间；例如，现有的3C产品一般设计为1.04～1.08；而动力电池类则会更高，一般为1.12～1.20。但是，负极多出的4％～20％的材料，不仅增加了电池的成本，降低了电池的体积能量密度，而且在电池循环过程中也在不断的消耗锂离子，降低了电池的循环寿命，因此，无论从电池成本还是循环寿命上来说都是不利的。

发明内容

本发明克服了现有技术中锂离子电池存在成本高、能量密度低、循环性能不佳的问题，提供了一种锂离子电池的充电方法。本发明中锂离子电池的充电方法能够保证电芯的安全性，可有效防止充电过程中发生析锂，且本发明中锂离子电池的成本低，能量密度高，显著提高了循环寿命。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供的技术方案之一为：一种锂离子电池的充电方法，所述锂离子电池的N/P比＜1.02；所述N/P比为单位面积负极极片容量与单位面积正极极片容量的比值；

所述锂离子电池的充电方法为限制充电电压法或限制充电容量法；

所述限制充电电压法包括如下步骤：

(a1)在所述锂离子电池正极的电压-克容量曲线上，得到所述锂离子电池的正极克容量对应的电压U₁；并将所述锂离子电池的充电上限电压设置为U₁；

(a2)当所述锂离子电池的容量衰减量为C₁以上时，或者，当所述锂离子电池的容量衰减百分比为C₂以上时，将所述锂离子电池的充电上限电压由U₁切换至U₂；其中，U₁＜U₂；

所述限制充电容量法包括如下步骤：

(b1)将所述锂离子电池的循环电压设置为U₂，充电总容量设置为C₃，并对所述锂离子电池进行充放电；其中，C₃为所述锂离子电池的负极可逆容量÷n；