Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR102441469B1 - 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치 - Google Patents

배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102441469B1
KR102441469B1 KR1020170150907A KR20170150907A KR102441469B1 KR 102441469 B1 KR102441469 B1 KR 102441469B1 KR 1020170150907 A KR1020170150907 A KR 1020170150907A KR 20170150907 A KR20170150907 A KR 20170150907A KR 102441469 B1 KR102441469 B1 KR 102441469B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
charging
battery
voltage
present
battery charging
Prior art date
Application number
KR1020170150907A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190054513A (ko
Inventor
박지영
박필규
윤귀섭
이소라
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020170150907A priority Critical patent/KR102441469B1/ko
Priority to PCT/KR2018/011167 priority patent/WO2019093654A1/ko
Priority to EP18876050.8A priority patent/EP3579329B1/en
Priority to JP2019525949A priority patent/JP6797438B2/ja
Priority to CN201880011011.6A priority patent/CN110313099B/zh
Priority to US16/349,018 priority patent/US11081735B2/en
Publication of KR20190054513A publication Critical patent/KR20190054513A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102441469B1 publication Critical patent/KR102441469B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 충전 방법으로서, 배터리는 복수의 셀을 포함하고, 배터리 충전 방법은, 복수의 셀을 복수의 C-레이트로 각각 충전하는 단계; 복수의 셀 각각의 셀의 전압 변화 및 복수의 셀의 전압 변화의 기울기를 계산하는 단계; 및 복수의 셀의 전압 변화의 기울기 사이의 편차가 소정의 기준치 이상인 구간에 방전을 복수 회 수행하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치{BATTERY CHARGING METHOD AND BATTERY CHARGING APPARATUS}
본 발명은 배터리 분야에 관련된 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 그 중에서도 용이하게 충전/방전할 수 있는 2차 전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다. 이러한 2차 전지는, 화석 연료의 사용을 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생하지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되고 있는 2차 전지 중 리튬이온 전지는 수용액 전해질을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 종래의 2차 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점이 있어 다양한 분야에서 각광을 받고 있다.
휴대 전화나 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자기기가 발달함에 따라 그 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 최근에는, 하이브리드 전기 자동차(HEV), 전기 자동차(EV)의 동력원으로서 이차 전지의 사용이 현실화되고 있다. 그에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있고, 특히, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력을 가지는 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높아지는 추세이다.
전기 자동차 등에 사용되는 리튬 이차 전지는 고에너지 밀도와 단시간에 고출력을 발휘할 수 있는 특성을 가져야 함과 아울러 대전류에 의한 충방전이 단시간에 반복되는 가혹한 조건하에서 10년 이상 사용될 수 있어야 하므로, 기존의 소형 리튬 이차 전지보다 월등히 우수한 출력 특성 및 장기 수명 특성이 필연적으로 요구된다.
특히 급속 충전은 특히 음극의 특성에 의존하는 경향이 있다. 따라서 음극이 과충전 방지, 음극의 저항을 감소시키고 충전 심도를 높여 음극 표면에서 발생하는 리튬 금속의 석출을 방지할 필요가 있다. 이와 같이 급속 충전 환경에서 음극 특성 저하를 방지하기 하고 활물질 내 리튬이온의 확산이 촉진되도록 하기 위한 전해액의 개발이 요구된다.
특히, 리튬 이차전지의 경우, 그 명칭에서 알 수 있듯이 Li을 이용하는 전지로서, 에너지 밀도가 높고 가볍지만, 덴드라이트를 쉽게 형성할 수 있어 위험하다는 단점이 있다. 구체적으로, 충전시 양극에서 나온 Li 이온이 음극으로 들어가는 과정을 통하여 전기의 저장이 일어나게 된다. 이 과정에서 충전 초기 양극에서 나온 Li 이온이 전해액을 통하여 음극으로 들어가며 각 물질들 사이의 계면에서 분극 현상이 발생하게 되고, 과전압으로 이어지게 된다. 이때, 흐르는 전류량 대비 이동할 수 있는 이온이 부족하면, 과전압에 의해서 리튬이온이 석출되게 된다. 상기 리튬 석출은 리튬이온의 이동뿐만 아니라 전기 저항에 의해서도 발생하게 되며, 이온의 이동은 전극의 투과성(porosity) 등과도 밀접하게 관련된다. 투과성이 높아질수록 Li 이온의 이동도는 커지게 되지만, 전기적 접촉 면이 낮아지게 되므로 적절히 조절하는 것이 필요하나 매우 어려운 실정이며, 특히 높은 투과성은 당연히 낮은 에너지 밀도로 이어지는 문제점도 내포하고 있다. 이에 첫 상업화에 시도된 음극으로 Li-metal을 이용한 이차전지는 안전성 문제로 실패하고 말았다.
또한, 한 번 석출된 리튬 금속주변으로 부반응에 의하여 더 많은 부산물이 집적되고, 사이클(cycle) 성능 저하는 물론 심할 경우 분리막을 뚫고 지나가 미세 쇼트(short)를 일으켜 폭발 등으로 진행될 수 있다.
이에 많은 연구자가 이러한 Li-플레이팅(Li-plating)을 억제하기 위한 방법을 고안하고 있으나, 점점 더 높은 에너지 밀도를 요구하고 있는 현 실정에서 아직까지 만족할 만한 성과들을 거두지 못하고 있다.
특히, 급속 충전이 요구되는 이차 전지에서 이온 전도도가 저하되는 경우에는 흐르는 전류량 대비 이온이 부족하여 음극에서 과전압이 발생하게 되고 이로 인해 음극 표면에서의 Li-플레이팅이 악화될 수 있다. 따라서, Li-플레이팅을 발생시키지 않으면서 급속 충전을 달성하는 기술이 필요하다.
본 발명은 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명은 전지의 Li-플레이팅을 억제하면서 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명은 전지의 과전압을 방지하면서 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명은 용량 보유가 개선된 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치를 제공하기 위함이다.
본 발명은 배터리 충전 방법을 제공하고, 이러한 충전 방법에서, 상기 배터리는 복수의 셀을 포함하고, 상기 배터리 충전 방법은, 상기 복수의 셀을 복수의 C-레이트(C-rate)로 각각 충전하는 단계; 상기 복수의 셀 각각의 상기 셀의 전압 변화(dV/dQ) 및 상기 복수의 셀의 전압 변화의 기울기를 계산하는 단계; 및 상기 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간에 방전을 복수 회 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법에서, 상기 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간에 방전을 복수 회 수행하는 단계는, 상기 구간에 펄스(pulse) 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하는 단계이다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법에서, 상기 구간에 펄스 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하는 단계는, 미리 설정된 소정의 횟수보다 많은 횟수로 상기 구간에 펄스 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하는 단계이다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법에서, 상기 구간 이후에, 상기 펄스 형식으로 방전을 복수 회 수행하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 복수의 셀을 포함하는 배터리 충전 장치를 제공하고, 이러한 배터리 충전 장치는, 상기 복수의 셀을 복수의 C-레이트(C-rate)로 각각 충전하고, 상기 복수의 셀 각각의 상기 셀의 전압 변화(dV/dQ) 및 상기 복수의 셀의 전압 변화의 기울기를 계산하며, 상기 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간에 방전을 복수 회 수행하도록 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치에서, 상기 배터리 충전 장치가, 상기 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간에 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 것은, 상기 배터리 충전 장치가 상기 구간에 펄스(pulse) 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 것이다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치에서, 상기 배터리 충전 장치가, 상기 구간에 펄스 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 것은, 상기 배터리 충전 장치가, 미리 설정된 소정의 횟수보다 많은 횟수로 상기 구간에 펄스 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 것이다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치에서, 상기 배터리 충전 장치는 추가로, 상기 구간 이후에, 상기 펄스 형식으로 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 것이다.
본 발명에 따르면, 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 전지의 Li-플레이팅을 억제하면서 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 본 발명은 전지의 과전압을 방지하면서 충전시간을 단축시키는, 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 용량 보유가 개선된 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치가 제공된다.
도 1은 종래 CCCV 충전 방법에 따른 충전 전류와 충전 전압의 관계를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 충전 용량에 대한 충전 전압 프로파일 및 전압 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 민감 구간에서 충전 용량에 대한 충전 전압 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 방법의 민감 구간 이후에 충전 용량에 대한 충전 전압 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 사이클 횟수에 대한 방전 용량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 따른 충전 방법의 사이클 횟수에 대한 에너지 유지율을 나타낸 그래프이다.
종래의 전지 충전 방법은 충전 초기부터 완료까지 일정한 전류로 충전을 행하는 정전류(CC) 방식, 충전 초기부터 완료까지 일정한 전압으로 충전을 행하는 정전압(CV) 방식 및 충전 초기에는 일정한 전류로 충전하고, 충전 말기에는 일정한 전압으로 충전하는 정전류(constant current mode)-정전압(constant voltage mode) 충전 방법(이하 CCCV 충전 방법이라 함)이 사용된다.
정전류(CC) 방식이라 함은, 미리 설정된 설정전압까지 정전류의 전력을 배터리에 공급하여 충전하는 것일 수 있다. 정전류 충전이 수행되는 중에는 배터리의 충전량(혹은 충전 값)과 함께 배터리의 전압이 상승할 수 있다. 즉, 충전이 진행됨에 따라 배터리의 전압이 상승하고 상기 미리 설정된 설정전압에 이를 수 있는데, 설정전압은 충전 대상인 배터리의 충전 값에 기초하여 설정될 수 있다. 예컨대, 정격 전압이 4.2V인 리튬이온 전지에서, 3.9V는 상기 리튬이온 전지의 충전 값이 20%일 때의 설정전압으로 설정될 수 있다. 즉, 정전류 충전의 완료 여하 및 다음 스텝의 충전 방법으로 전환하는 것은 배터리의 충전 값을 기초로 이루어질 수 있다. 복수의 정전류 충전을 수행하는 경우 각 정전류 충전은 각각에 상응하는 설정전압을 가질 수 있다.
또한, 정전압(CV) 방식이라 함은, 직전의 정전류 충전이 수행되어 배터리의 전압이 설정전압에 이른 경우 당해 설정전압을 유지하도록 충전전류를 감소시키면서 충전하는 것일 수 있다. 예를 들어 정격 전압이 4.2V인 리튬이온 전지에서, 직전의 정전류 충전으로 인해 상기 리튬이온 전지의 전압이 설정전압인 4.35V에 이르렀다면, 정전압 충전은 4.35V가 유지되도록 충전전류를 감소시키면서 충전하는 것일 수 있다.
도 1은, 종래 CCCV 충전방법에 따른 충전 전류와 충전 전압의 관계를 나타낸 도면이다.
정전류(constant current mode)-정전압(constant voltage mode) 충전 방법(이하 CCCV 충전 방법이라 함)은 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 일정전지 전압에 도달할 때까지 최대 전류로 충전을 실행하고, 일정전지 전압에 도달하게 되면, 점차로 충전 전류를 감소시키면서 충전하는 방법이다.
본 명세서에서 'C'는 C-레이트(C-rate)라고도 불리며, 전지의 충·방전 시 다양한 사용 조건하에서의 전류 값 설정 및 전지의 가능 사용시간을 예측하거나 표기하기 위한 단위로서, 충·방전율에 따른 전류 값의 산출은 충전 또는 방전전류를 전지 정격용량으로 나누어 충·방전 전류 값을 산출한다.
또한, SOC는 배터리의 충전 용량(State Of Charge: SOC)을 나타낸다.
또한, 본 발명은 배터리 충전 방법에 관한 것으로서, 배터리는 리튬이온 전지를 의미한다.
그러나 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예에서, 배터리는 리튬이온 전지를 의미하고 구동 전압(예를 들어, 4.1V)에서 CC/CCCV 방법으로 충전 시 SOC가 50%까지 도달하는 데 걸리는 시간이 30분 이내인 것이다.
본 발명의 실시예는 상술한 CC 충전 후 CCCV 충전 방식을 사용하나 이에 한정되는 것은 아니며, 중복을 방지하기 위해 CC 충전 방식 및 CC 충전 방식의 상세한 설명은 여기에서 생략한다.
본 발명의 실시예는 충전 방식을 소정의 수의 스텝(setp)으로 구분하고 배터리의 충전량에 따라서 각각 적합한 충전 방식(예를 들어 C-레이트를 낮춤)을 적용함으로써, 더욱 단축된 충전시간을 달성하는 스텝 충전 방식을 사용하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 스텝 충전 방식은 종래 기술을 사용할 수 있으므로, 여기에서 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예는 CCCV 충전 방식에서, SOC 구간 중 C-레이트 민감도가 큰 영역(이하, 민감 구간이라 함)을 구분하여, 방전(reverse pulse)을 짧게 펄스(pulse) 형식으로 복수 회 수행하여 Li-플레이팅을 줄일 수 있다.
이하, 민감 구간에서 방전을 복수 회 수행하여 Li-플레이팅을 줄일 수 있는 본 발명에 따른 배터리 충전 방법에 대해서 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 충전 용량(SOC)에 대한 충전 전압 프로파일(Voltage) 및 전압 변화(dV/dQ)를 나타내는 그래프이다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 배터리 충전 방법에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 전지를 복수의 C-레이트(예를 들어, 2.5C, 2.0C, 1.0C, 0.5C, 0.2C)로 각각 CCCV 충전하고, 복수의 C-레이트에 대응하는 전압 변화(dV/dQ) 및 상기 셀의 전압 변화의 기울기를 계산하며, SOC에 따라 소정의 구간(p1 내지 p5)을 임의로 복수 설정한다.
본 발명에 따른 배터리 충전 방법은, 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화(dV/dQ) 간의 기울기 편차가 있는 부분은 미리 설정된 소정의 횟수보다 많은 횟수(예를 들어, 10회)로 복수 회 짧게 방전하는 구간을 설정한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법은, 복수의 C-레이트의 전압 변화(dV/dQ) 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간(p2, SOC 5~25 구간)을 민감 구간으로 설정한다. 민감 구간에서 C-레이트에 따른 충전 영향이 가장 많은 곳이므로, 민감 구간의 방전은 미리 설정된 소정의 횟수보다 많은 횟수로 펄스(pulse) 형식으로 복수 회 짧게 방전한다. 스텝 충전 방식은 종래 기술을 사용할 수 있으므로, 여기에서 스텝 충전의 상세한 설명은 생략한다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 민감 구간에서 충전 방법을 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 민감 구간에서 충전 용량(Capacity, mAh)에 대한 충전 전압 프로파일(Voltage)을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 방법의 민감 구간 이후에 충전 용량(Capacity, mAh)에 대한 충전 전압 프로파일(Voltage)을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법은 1C(예를 들어, 4850mA)로 컷오프 전압(예를 들어 4.1V)까지 충전하고 민감 구간에 짧은 방전을 펄스(pulse) 형식으로 복수 회, 예를 들어 10회 수행하며, 1C로 2.5V까지 방전한다.
또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 방법은 1C(예를 들어, 4850mA)로 컷오프 전압(예를 들어 4.1V)까지 충전하고 민감 구간 이후의 구간(예를 들어, p4, p5: SOC 40~90 구간)에 펄스(pulse) 형식으로 짧은 방전을 복수 회, 예를 들어 10회 수행하며, 1C로 2.5V까지 방전한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 사이클 횟수에 대한 방전 용량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 따른 충전 방법의 사이클 횟수에 대한 에너지 유지율(Energy Retention)을 나타낸 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법은, 민감 구간에서 짧은 방전을 복수 회 수행하여 에너지 유지율이 비교예보다 증가한 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 방법은 민감 구간 이후의 구간에서 짧은 방전을 복수 회 수행하여 에너지 유지율이 비교예보다 증가한 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 방법은 고 C-레이트(예를 들어 1C) 충전시 복수 회 방전을 수행하여, 충전시 과전압이 완화된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 방법은 복수 회 방전을 수행하여, Li-플레이팅 억제되는 효과를 기대할 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 방법은 비교예보다 에너지 유지율이 늘어난 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 전지를 복수의 C-레이트(예를 들어, 2.5C, 2.0C, 1.0C, 0.5C, 0.2C)로 각각 CCCV충전하고, 복수의 C-레이트에 대응하는 전압 변화(dV/dQ) 및 상기 셀의 전압 변화의 기울기를 계산하며, 충전 용량(SOC)에 따라 소정의 구간(p1 내지 p5)를 임의로 복수 설정한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화(dV/dQ) 간의 기울기 편차가 있는 부분은 소정의 횟수보다 많은 횟수로 복수 회 짧게 방전하는 구간을 설정한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 복수의 C-레이트의 전압 변화(dV/dQ) 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간(p2, SOC 5~25 구간)을 민감 구간으로 설정한다. 민감 구간에서 C-레이트에 따른 충전 영향이 가장 많은 곳이므로, 민감 구간의 방전은 소정의 횟수보다 많은 횟수로 복수 회 짧게 방전한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 1C(예를 들어, 4850mA)로 컷오프 전압(예를 들어 4.1V)까지 충전하고 민감 구간에 짧은 방전을 복수 회, 예를 들어 10회 수행하며, 1C로 2.5V까지 방전한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 1C(예를 들어, 4850mA)로 컷오프 전압(예를 들어 4.1V)까지 충전하고 민감 구간 이후의 구간(예를 들어, p4, p5: SOC 40~90 구간)에 짧은 방전을 복수 회, 예를 들어 10회 수행하며, 1C로 2.5V까지 방전한다.

Claims (8)

  1. 배터리 충전 방법으로서,
    상기 배터리는 복수의 셀을 포함하고,
    상기 배터리 충전 방법은,
    상기 복수의 셀을 복수의 C-레이트(C-rate)로 각각 충전하는 단계;
    상기 복수의 셀 각각의 상기 셀의 전압 변화(dV/dQ) 및 상기 복수의 셀의 전압 변화의 기울기를 계산하는 단계; 및
    상기 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간에 방전을 복수 회 수행하는 단계
    를 포함하는 배터리 충전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간에 방전을 복수 회 수행하는 단계는,
    상기 구간에 펄스(pulse) 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하는 단계인, 배터리 충전 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구간에 펄스 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하는 단계는,
    미리 설정된 소정의 횟수보다 많은 횟수로 상기 구간에 펄스 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하는 단계인, 배터리 충전 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구간 이후에, 상기 펄스 형식으로 방전을 복수 회 수행하는 단계
    를 더 포함하는 배터리 충전 방법.
  5. 복수의 셀을 포함하는 배터리 충전 장치로서,
    상기 복수의 셀을 복수의 C-레이트(C-rate)로 각각 충전하고,
    상기 복수의 셀 각각의 상기 셀의 전압 변화(dV/dQ) 및 상기 복수의 셀의 전압 변화의 기울기를 계산하며,
    상기 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간에 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 배터리 충전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 충전 장치가, 상기 복수의 C-레이트 각각의 전압 변화 간의 기울기 편차가 소정의 기준치 이상인 구간에 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 것은,
    상기 배터리 충전 장치가 상기 구간에 펄스(pulse) 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 것인 배터리 충전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 충전 장치가, 상기 구간에 펄스 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 것은,
    상기 배터리 충전 장치가, 미리 설정된 소정의 횟수보다 많은 횟수로 상기 구간에 펄스 형식으로 상기 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 것인 배터리 충전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배터리 충전 장치는 추가로,
    상기 구간 이후에, 상기 펄스 형식으로 방전을 복수 회 수행하도록 구성된 배터리 충전 장치.
KR1020170150907A 2017-11-13 2017-11-13 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치 KR102441469B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170150907A KR102441469B1 (ko) 2017-11-13 2017-11-13 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
PCT/KR2018/011167 WO2019093654A1 (ko) 2017-11-13 2018-09-10 배터리 층전 방법 및 배터리 층전 장치
EP18876050.8A EP3579329B1 (en) 2017-11-13 2018-09-20 Method and apparatus for charging a battery
JP2019525949A JP6797438B2 (ja) 2017-11-13 2018-09-20 バッテリーの充電方法およびバッテリーの充電装置
CN201880011011.6A CN110313099B (zh) 2017-11-13 2018-09-20 对电池进行充电的方法和设备
US16/349,018 US11081735B2 (en) 2017-11-13 2018-09-20 Method and apparatus for charging battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170150907A KR102441469B1 (ko) 2017-11-13 2017-11-13 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190054513A KR20190054513A (ko) 2019-05-22
KR102441469B1 true KR102441469B1 (ko) 2022-09-06

Family

ID=66438584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170150907A KR102441469B1 (ko) 2017-11-13 2017-11-13 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11081735B2 (ko)
EP (1) EP3579329B1 (ko)
JP (1) JP6797438B2 (ko)
KR (1) KR102441469B1 (ko)
CN (1) CN110313099B (ko)
WO (1) WO2019093654A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102253781B1 (ko) * 2017-04-28 2021-05-20 주식회사 엘지화학 방전 제어 장치 및 방법
KR102655792B1 (ko) * 2018-10-19 2024-04-09 삼성전자주식회사 배터리 충전 장치 및 방법
KR102679550B1 (ko) * 2019-09-27 2024-07-01 삼성전자주식회사 배터리를 평가하기 위한 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
KR20220067328A (ko) * 2020-11-17 2022-05-24 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
FR3126664A1 (fr) * 2021-09-03 2023-03-10 Psa Automobiles Sa Contrôle de la recharge en mode 4 d’une batterie de véhicule

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4503378A (en) * 1983-05-02 1985-03-05 General Motors Corporation Charging system for nickel-zinc batteries
JP2803991B2 (ja) 1994-06-02 1998-09-24 株式会社多川商事 太陽電池装置及びこれを用いた間欠動作装置
US6495992B1 (en) * 1996-03-26 2002-12-17 Norvik Traction Inc. Method and apparatus for charging batteries utilizing heterogeneous reaction kinetics
JP3479408B2 (ja) * 1996-04-23 2003-12-15 アルプス電気株式会社 Ａｇｃ電圧補正回路
US6366056B1 (en) * 1999-06-08 2002-04-02 Enrev Corporation Battery charger for lithium based batteries
JP3879598B2 (ja) 2002-06-24 2007-02-14 日産自動車株式会社 組電池の容量調整装置および方法
EP1805833B1 (en) * 2004-10-29 2011-02-23 Medtronic, Inc. Method of charging lithium-ion battery
US7682745B2 (en) * 2004-10-29 2010-03-23 Medtronic, Inc. Medical device having lithium-ion battery
EP1922781B1 (en) 2005-09-09 2018-04-18 A123 Systems LLC Lithium secondary cell with high charge and discharge rate capability and low impedance growth
JP4577274B2 (ja) * 2006-06-06 2010-11-10 株式会社デンソー 車両用電源システム
FR2908243B1 (fr) * 2006-11-06 2009-02-13 Commissariat Energie Atomique Procede de gestion de charge d'une batterie rechargeable
CN101622547B (zh) * 2007-02-08 2014-07-30 松下电动车辆能源股份有限公司 用于检测蓄电装置的异常的装置和方法
JP4827023B2 (ja) * 2007-12-27 2011-11-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5347341B2 (ja) * 2008-06-06 2013-11-20 ソニー株式会社 固体撮像装置、撮像装置、電子機器、ａｄ変換装置、ａｄ変換方法
US8515699B2 (en) * 2009-07-02 2013-08-20 Analog Devices, Inc. Accuracy of battery monitor parts
DE102009035862A1 (de) * 2009-07-31 2011-03-31 Voith Patent Gmbh Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie
KR20110024707A (ko) * 2009-09-03 2011-03-09 주식회사 엘지화학 리튬 이차 전지의 충전 방법
JP5481146B2 (ja) * 2009-09-30 2014-04-23 株式会社東芝 電池管理装置、二次電池装置および車両
JP2011150876A (ja) * 2010-01-21 2011-08-04 Sony Corp 組電池および組電池の制御方法
US8970178B2 (en) * 2010-06-24 2015-03-03 Qnovo Inc. Method and circuitry to calculate the state of charge of a battery/cell
US8686744B2 (en) * 2010-07-20 2014-04-01 Texas Instruments Incorporated Precision measurement of capacitor mismatch
KR101288122B1 (ko) * 2011-01-03 2013-07-18 삼성에스디아이 주식회사 배터리 충전방법, 및 이를 적용한 배터리 팩
CN102185167B (zh) * 2011-03-15 2013-06-12 奇瑞汽车股份有限公司 一种车载电池管理系统电池放电终止状态判断方法
CN102904323B (zh) 2011-07-26 2015-03-25 神基科技股份有限公司 脉波调制充电方法及脉波调制充电装置
CN103141006B (zh) * 2011-09-27 2015-07-29 日立麦克赛尔株式会社 锂离子二次电池的充电方法
JP2013089363A (ja) 2011-10-14 2013-05-13 Toyohashi Univ Of Technology リチウムデンドライトの析出判定方法及びリチウムデンドライトの析出判定装置
US9041243B2 (en) * 2011-12-09 2015-05-26 Honda Motor Co., Ltd. Power control apparatus
KR101472881B1 (ko) * 2012-06-11 2014-12-15 주식회사 엘지화학 이차전지 충전방법 및 이를 포함하는 충전 시스템
JP5724959B2 (ja) * 2012-07-09 2015-05-27 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
US20140295261A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrochemical device and method for suppressing deterioration of the electrochemical device
EP2957921B1 (en) * 2013-07-04 2018-04-04 LG Chem, Ltd. Method and system for estimating soc of battery
JP6497385B2 (ja) * 2014-04-24 2019-04-10 日本電気株式会社 リチウムイオン二次電池システム及びリチウム二次電池システムの運転方法
KR102248599B1 (ko) 2014-05-20 2021-05-06 삼성에스디아이 주식회사 배터리의 충전방법 및 이를 위한 배터리 관리 시스템
CN105576306A (zh) 2014-10-17 2016-05-11 东莞新能源科技有限公司 电池快速充电方法
KR102256301B1 (ko) 2015-01-30 2021-05-26 삼성에스디아이 주식회사 배터리 충방전 제어 시스템 및 방법
KR101985812B1 (ko) 2015-08-18 2019-06-04 주식회사 엘지화학 전지 충전 한계 예측 방법과 이를 이용한 전지 급속 충전 방법 및 장치
KR101897859B1 (ko) 2015-08-24 2018-09-12 주식회사 엘지화학 리튬 석출 탐지 방법, 이를 이용한 이차전지 충전 방법과 장치 및 이차전지 시스템
KR102010021B1 (ko) 2015-11-18 2019-08-12 주식회사 엘지화학 배터리 팩 관리 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US11081735B2 (en) 2021-08-03
JP2020515207A (ja) 2020-05-21
EP3579329B1 (en) 2021-04-21
EP3579329A4 (en) 2020-05-13
EP3579329A1 (en) 2019-12-11
KR20190054513A (ko) 2019-05-22
JP6797438B2 (ja) 2020-12-09
US20210104782A1 (en) 2021-04-08
CN110313099B (zh) 2022-07-05
WO2019093654A8 (ko) 2019-09-06
WO2019093654A1 (ko) 2019-05-16
CN110313099A (zh) 2019-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101873329B1 (ko) 리튬 이온 전지의 충전 방법
KR102441469B1 (ko) 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
KR101985812B1 (ko) 전지 충전 한계 예측 방법과 이를 이용한 전지 급속 충전 방법 및 장치
Keshan et al. Comparison of lead-acid and lithium ion batteries for stationary storage in off-grid energy systems
JP5810320B2 (ja) リチウムイオン電池の充電方法及び電池搭載機器
JP5089825B2 (ja) 非水電解質二次電池の充電方法、及び電池パック
KR101651991B1 (ko) 전지 급속 충전 방법 및 장치
WO2011065009A1 (ja) リチウムイオン二次電池の充電方法、及び電池パック
WO2014162686A1 (ja) バッテリーシステム
JP5822779B2 (ja) 蓄電システムおよびその充放電制御方法
KR102439689B1 (ko) 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
EP2946433B1 (en) Electrochemical cell or battery with reduced impedance and method for producing same
Danilov et al. Adaptive battery management systems for the new generation of electrical vehicles
CN111247446A (zh) 估计装置、估计方法以及计算机程序
KR20130126344A (ko) 리튬 이차 전지의 저온 충전 방법
JP2015201382A (ja) 二次電池の制御方法
JPWO2018135668A1 (ja) リチウムイオン組電池
Naznin State of charge (SOC) governed fast charging method for lithium based batteries
KR101472881B1 (ko) 이차전지 충전방법 및 이를 포함하는 충전 시스템
CN111755764A (zh) 一种锂电池消减极化的方法
KR102626563B1 (ko) 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치
KR102451939B1 (ko) 리튬 이온 이동 속도가 증가된 리튬 복합 산화물
Khan Fast charging technique for lithium-ion cell
US20210098784A1 (en) Method and system for silicon dominant lithium-ion cells with controlled lithiation of silicon
CN116936969A (zh) 电化学装置及其控制方法、电子设备和存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant