【专利解密】宁德时代 快充技术

【嘉德点评】宁德时代的快速充电方法,通过在电池能够承受更大的充电电流的充电前期时,对电池采用较大的脉冲充电电流进行脉冲充电,在电池能够承受较小的充电电流的充电后期,对电池采用较小的脉冲充电电流进行脉冲充电

集微网消息,19年在法兰克福车展上,中国动力电池企业“宁德时代”发布了多款重磅技术,新的快充技术能充分发挥自主研发的快充型电芯的快充性能,电芯充电速度提升一倍,实现15min电芯电量从0%增加至80%。

随着新能源的广泛使用,电池作为动力源应用在各个领域中,为了增加电池的使用寿命,电池一般可循环充放电,从而能够循环使用。目前,使用最为广泛的充电技术为恒流恒压充电。即对电池以恒定电流充电至截止电压后,再在截止电压下进行恒压充电。

但是,由于电池本身存在一定内阻,恒流恒压充电会使电池极化不断累积,电池极化是指电池有电流通过,使电池偏离平衡电极电位的现象。电池极化会影响电池的充电速度。因此,在以恒定电流充电的过程中,电池的极化积累现象越来越严重,降低了电池的充电速度。

为了提高电池的充电速度,可以采用脉冲充电的方法对电池进行充电。以恒定的脉冲充电电流和恒定的脉冲放电电流对电池进行脉冲充电。在脉冲充电的过程中,为了保证电池不会发生析晶现象,需要保证充电过程中的脉冲充电电流不超过电池可承受的充电电流。从而限定了脉冲充电电流的大小,进而限定了电池的充电速度。

针对这一过程,宁德时代在17年4月13日申请了一项名为“电池充电方法和装置”的发明专利(申请号:201710239925.5),申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司。

根据目前公开的专利资料,让我们一起来看看这项快速充电方法吧。

如上图所示为该专利中电池充电方法的流程图,首先为N个充电周期设置N组充电参数,其中这N个不同的充电周期的充电参数可以不同,N为大于等于2的整数。这些充电参数也包括了脉冲充电电流,也就是说不同的充电周期对应的脉冲充电电流不同。

其次利用充电参数,对电池进行N个充电周期的脉冲充电,直至电池的电压达到预设充电截止电压。充电周期包括脉冲充电阶段和脉冲放电阶段:在脉冲充电阶段中,对电池进行充电;在脉冲放电阶段中,对电池进行放电。

值得一提的是,脉冲充电阶段中的脉冲充电电流大于脉冲放电阶段中的脉冲放电电流,脉冲充电阶段的时长大于脉冲放电阶段的时长。随着充电周期的推移,进行脉冲充电的电池的总电量呈增长趋势。比如第1个充电周期结束时电池的总电量小于第2个充电周期结束时电池的总电量。

最后再以预设充电截止电压对电池进行恒压充电,直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。在脉冲充电阶段,电池的电压达到预设充电截止电压时,停止脉冲充电,随后以预设充电截止电压对电池进行恒压充电,直至电池的充电电流达到预设充电截止电流,停止充电。

这样的关系可以很直观的从下图中看出来。

如图为电池充电的电流与时间的关系示意图,横坐标表示时间t,纵坐标表示电流I,纵坐标的正半轴表示充电电流,纵坐标的负半轴表示放电电流。脉冲充电中的充电电流为脉冲充电电流,脉冲充电中的放电电流为脉冲放电电流。

设脉冲充电包括3个充电周期,分别为T1、T2和T3。由图2可知,充电周期T1中的脉冲充电电流Ic1大于充电周期T2中的脉冲充电电流Ic2,充电周期T2中的脉冲充电电流Ic2大于充电周期T3中的脉冲充电电流Ic3。

也就是说,Ic1>Ic2>Ic3,当电池的电压达到预设充电截止电压时,进入恒压充电,以预设充电截止电压对电池进行恒压充电,直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。

我们再来看看该专利和现有技术中电池充电过程中的充电电流是如何变化的。

如图所示,横坐标为时间,纵坐标为充电电流。由于阴影部分的电流波动频繁,因此用阴影表示,阴影部分的虚线方框中的具体充电电流曲线由箭头指出,可以发现该专利中的充电电流在充电前期要大于现有技术的充电电流,从而证明该方案能够加快电池充电的充电速度。

以上就是宁德时代的快速充电方法,通过在电池能够承受更大的充电电流的充电前期时,对电池采用较大的脉冲充电电流进行脉冲充电,在电池能够承受较小的充电电流的充电后期,对电池采用较小的脉冲充电电流进行脉冲充电。这种方法与采用恒定的脉冲充电电流进行脉冲充电电流的现有技术相比,可以极大的提高电池的充电速度,给得用户别致的充电体验!

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(校对/holly)

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