(57)【要約】  本発明は電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法を提供し、充電時に、電圧が充電上限電圧に達すると充電を停止させ、電池両極における充電上限電圧をＵ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏに従って設定し、Ｕｓｏは定電流・定電圧でＵｏまで充電した後、電池の電圧が降下した標準安定電圧であり、Ｕｓは定電流でＵｏまで充電した後、電池の電圧が降下した安定電圧であり、Ｕｏは標準充電終止電圧であり、Ｕｓｏは、電池に定電流充電が停止され放置が始まった時点から計時すると、ある時間帯の開始から、開路電圧降下が該時間帯内にある数値よりも小さくなり、電池の電圧が安定になる場合に、この時間帯の第一時点と対応する電圧が電池の安定電圧Ｕｓとして選択される。本発明は、急速な充電、及び飽和状態に接近する電気量の充電を実現でき、本発明の方法で充電する場合、標準的又はユーザによる方法での放電は、より長いサイクル寿命、又は同じサイクル回数を有し、本発明の方法による充電は、放出する容量がより大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法であって、電池を充電する時に充電の電圧が充電上限電圧に達すると充電を停止し、
電池両極における充電上限電圧は、Ｕ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏに従って設定され、ただし、
Ｕｓｏは、定電流・定電圧でＵｏまで充電した後に電池の電圧が降下した標準安定電圧であって、電池の定電流定電圧充電が停止され放置が始まった時点から計時し、電池について、ある時間帯が開始して、開路電圧降下が該時間帯内においてある数値よりも小さくなり、電池の電圧が安定になる場合に、この時間帯の第一時点と対応する電圧が電池の安定電圧Ｕｓｏとして選択され、
Ｕｓは、定電流でＵｏまで充電した後に電池の電圧が降下した標準安定電圧であって、電池の定電流定電圧充電が停止され放置が始まった時点から計時し、電池について、ある時間帯が開始して、開路電圧降下が該時間帯内においてある数値よりも小さくなり、電池の電圧が安定になる場合に、この時間帯の第一時点と対応する電圧が電池の安定電圧Ｕｓとして選択され、
Ｕｏは、標準的充電終止電圧であって、通常に産業界で受け入れられる小倍率の定電流−定電圧充電方式により使用される充電終止電圧である
ことを特徴とする電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法。
【請求項２】
電池を定電流充電方式でＵまで充電した後に、充電を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法。
【請求項３】
電池を多段階定電流充電方式でＵまで充電した後に、充電を停止し、Ｕｓは、充電を停止する直前の電流により測定したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法。
【請求項４】
電池を非定電流充電方式でＵまで充電した後に、充電を停止し、Ｕｓは、充電を停止する直前の電流により測定したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法。
【請求項５】
電池の定電流定電圧充電が停止され放置が始まった時点から計時し、電池について各５分間を一つの時間帯として、ある時間帯が開始して開路電圧降下が当該５分時間帯において２ｍＶよりも小さくなった後に、電池の電圧が安定になったと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法。
【請求項６】
電池に定電流・定電圧充電が停止し放置が始まった時点から計時し、電池について各１０分間を一つの時間帯として、ある時間帯が開始して開路電圧降下が当該１０分時間帯において１ｍＶよりも小さくなった後に、電池の電圧が安定になったと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法。
【請求項７】
電池がコバルト酸リチウム電池であり、且つＵｏ＝４．２Ｖの場合は、
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まで充電した後に、充電を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の充電方法技術分野に属し、特にリチウムイオン電池とポリマーリチウムイオン電池の非定電圧充電方法を開示するものである。
【背景技術】
【０００２】
中国の特許ＣＮ１０１３８８４７７Ｂには、充電上限電圧を増加することによって、電池内部の電圧降下を補償するリチウムイオン電池の充電方法である急速充電方法が開示され、該リチウムイオン電池やポリマーリチウムイオン電池が充電されるとき、電池が充電上限電圧まで充電されると電池は充電を停止し、電池の両極における充電上限電圧はＵ＝２Ｕｏ−Ｕｓに設定され、Ｕｓは、定電流でＵｏまで充電した後の電圧が降下した標準安定電圧であり、Ｕｏは、通常産業界で受け入れられる小倍率の定電流−定電圧充電方式により使用される標準的充電終止電圧である。安定電圧Ｕｓは、電池の定電流充電が停止され、放置が始まった時点から計時し、ある時間帯が開始して、電池の開路電圧の降下が、ある時間帯内においてある数値よりも小さくなり、即ち電池の電圧が安定になった時間帯の第一時点と対応する電圧が、電池の標準安定電圧Ｕｓとして選択される。
【０００３】
該方法がリン酸鉄リチウム電池に応用される際に、Ｕｏは、通常産業界で受け入れられる小倍率の定電流−定電圧充電方式に採用される標準的充電終止電圧の３．６０Ｖであり、電池を充電上限電圧Ｕ＝２Ｕｏ−Ｕｓまで充電したが、飽和状態に充電することができず、８８％程度であり、電池の機能を十分に発揮できなかった。リン酸鉄リチウム電池産業界で受け入れられる小倍率の定電流−定電圧充電方式に採用される標準的充電終止電圧Ｕｏは、さらに、３．５０Ｖ、３．６５Ｖや３．７Ｖとしてもよく、電池を充電上限電圧Ｕ＝２Ｕｏ−Ｕｓまで充電したが、いずれも電池を飽和状態に充電することができず、電池の機能を十分に発揮できなかった。
【０００４】
該方法がコバルト酸リチウム電池に応用される際に、Ｕｏは、通常産業界で受け入れられる小倍率の定電流−定電圧充電方式に採用される標準的終止電圧の４．２０Ｖであり、電池を充電上限電圧Ｕ＝２Ｕｏ−Ｕｓまで充電したが、飽和状態に充電することができず、９７％程度であり、電池の機能を十分に発揮できなかった。電池の機能を十分に発揮するためには、電池の充電上限電圧に対して、適当な修正が必要となった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、電池の機能を十分に発揮するために、電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
定義
理想的充電は、定電流・定電圧充電方式でリチウムイオン電池を充電する場合は、充電回路を切断した後に、リチウムイオン電池の開回路の安定電圧が定電圧充電の電圧に達するようになるものである。理論的には、定電流・定電圧充電方式でリチウムイオン電池を充電する場合は、定電圧で無限小電流になるまで充電された時に、充電回路を切断した後において、リチウムイオン電池の開回路の安定電圧は定電圧充電の電圧に達することができる。実際的に、定電流・定電圧充電方式でリチウムイオン電池を充電する場合は、定電圧でリチウムイオン電池が自己消費電流になるまで充電された時に、リチウムイオン電池の充電電流と自己消費電流は動的平衡状態にあるので、充電回路を切断した後において、リチウムイオン電池の開回路の安定電圧は定電圧充電の電圧に極めて近くなる。標準安定電圧は、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した電流を定電流として、Ｕｏまで充電した後、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した終止電流まで、定電圧で充電してから停止し、電池の定電流・定電圧充電が停止され、放置が始まった時点から計時し、ある時間帯が開始して、電池の開路電圧の降下が、ある時間帯においてある数値よりも小さくなり、電池の電圧が安定になる場合に、この時間帯の第一時点と対応する電圧が電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される。
【０００７】
リチウムイオンの自由度は、リチウムイオンが正極で自由に運動する程度を表す。充電中に、リチウムイオン電池は、リチウムイオンが正極から脱離し、電解質を通じて、負極に嵌入される。リチウムイオンは正極の結晶格子の中で自由に分布し、各自の適する位置を見つけ、脱離過程において、近くにある大自由度のリチウムイオンは先に脱離し、遠くにある小自由度のリチウムイオンはその後に脱離するが、正極に厳密に結ばれたリチウムイオンの自由度が極めて低いため、脱離しにくい。自由度の低いリチウムイオンを脱離させるようにするには、より大きな充電パワーが必要となっている。
【０００８】
原理
ＣＮ１０１３８８４７７Ｂにおける充電方法では、Ｕ＝２Ｕｏ−Ｕｓ＝Ｕｏ＋（Ｕｏ−Ｕｓ）に充電すると停止することで、定電流ＩでＵｏまで充電した後に、開回路として放置して生じる電池内部の電圧降下（ＵｏーＵｓ）を補償した。しかし、電流Ｉと対応するオーム電圧降下、濃度分極電圧降下、電気化学分極電圧降下とその他のインピーダンス電圧降下のみが補償可能であり、定電流ＩでＵｏまで充電しても飽和状態にならないことと、リチウムイオンにおける自由度が極めて低い一部の脱離を考慮しておらず、補償した電圧降下は電池を１００％の飽和状態まで充電するには不十分で、理想的充電状態に達することはできない他、ＣＮ１０１３８８４７７Ｂの充電方法では設備の誤差と測定の誤差による影響も考えていなかった。１００％の飽和状態は、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した電流を定電流として、Ｕｏまで充電した後、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した終止電流まで定電圧で充電して停止し、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した電流を採用して、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した放電終止電圧まで定電流で放電すると、放出した容量は１００％に達し、放電前の充電状態は１００％の飽和状態である。Ｕ＝２Ｕｏ−Ｕｓ＝Ｕｏ＋（Ｕｏ−Ｕｓ）に基づいて、（Ｕｏ−Ｕｓｏ）分を追加し、電流ＩでＵ＝Ｕｏ＋（Ｕｏ−Ｕｓ）＋（Ｕｏ−Ｕｓｏ）＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電することは、リチウムイオンの自由度が低い一部の脱離を考え、それにより電池を１００％の飽和状態により近いように充電可能であり、設備の誤差と測定の誤差による影響を削減し、理想的な充電状態に近くなる。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために、下記技術手段を採用する。
標準的定電流・定電圧充電方式を使用して、電池を飽和状態まで充電し、開回路とする場合において、リン酸鉄リチウムイオン電池の標準安定電圧と、標準的充電終止電圧とは大きく違っており、コバルト酸リチウム電池の標準安定電圧と、標準的充電終止電圧とは小さく違っていることが示され、これはリン酸鉄リチウムイオン電池の飽和程度が低いが、コバルト酸リチウム電池の飽和程度が高いということに直接的に関連する。
【００１０】
電池の機能を十分に発揮するためには、電池を飽和状態まで充電する毎に、本来のＵ＝Ｕｏ＋（Ｕｏ−Ｕｓ）を基礎に、（Ｕｏ−Ｕｓｏ）という修正値の追加が必要となり、修正・補償した電圧は、
Ｕ＝Ｕｏ＋（Ｕｏ−Ｕｓ）＋（Ｕｏ−Ｕｓｏ）＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏ
となる。これによると、リン酸鉄リチウムイオン電池とコバルト酸リチウム電池を充電する場合に、修正・補償した電圧によって、電池を１００％の飽和状態により近いように充電可能になった。
【００１１】
三元系リチウムイオン電池、マンガン酸リチウムイオン電池、チタン酸リチウムイオン電池に対して、同じ方法で検証を行えば、同じ効果を有することが分かる。
【００１２】
電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法は、電池が充電される時、電池が充電上限電圧まで充電されると充電を停止し、電池の両極における電池の充電上限電圧がＵ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏに従って設定されることを特徴とする。
【００１３】
Ｕｓｏは定電流・定電圧でＵｏまで充電した後、電圧が降下した標準安定電圧であり、電池の定電流定電圧充電が停止され、放置が始まった時点から計時し、ある時間帯が開始して、開路電圧の降下がある時間帯においてある数値よりも小さくなり、電池の電圧が安定になる場合に、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択されることが考えられる。
【００１４】
具体的には、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した電流を定電流として、Ｕｏまで充電した後、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した終止電流まで定電圧方式で充電した後、電池は充電を停止する。電池の定電流・定電圧充電が停止され、放置が始まった時点から計時し、ある時間帯が開始して、電池の開路電圧降下がある時間帯内においてある値よりも小さくなり、電池の電圧が安定になる場合に、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される。
【００１５】
Ｕｓは、定電流でＵｏまで充電された後に電圧が降下した安定電圧であり、電池の定電流充電が停止され、放置が始まった時点から計時し、ある時間帯が開始して、電池の開路電圧降下がある時間帯内においてある値よりも小さくなり電池の電圧が安定になる場合に、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の安定電圧Ｕｓとして選択されることが考えられる。
【００１６】
Ｕｏは、通常産業界で受け入れられる小倍率の定電流−定電圧充電方式により使用される充電終止電圧である。
【００１７】
改善した技術様態として、本発明の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法は、定電流充電方式で電池をＵ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電した後、電池の充電を停止することができる。
【００１８】
その他の改善した技術様態として、本発明の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法は、電池は多段階定電流充電方式で、Ｕ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電された後に充電を停止し、Ｕｓは、充電を停止する直前の電流を測定したものである。
【００１９】
その他の改善した技術様態として、本発明の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法は、電池は非定電流充電方式で充電し、Ｕ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電された後に充電を停止し、Ｕｓは、充電を停止する直前の電流を測定したものである。
【００２０】
Ｕｓｏの測定方法として、電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法は、電池の定電流定電圧充電が停止され、放置が始まった時点から計時し、各５分を一つの時間帯として、ある５分の時間帯が開始して、電池の開路電圧降下が５分の時間帯に２ｍＶよりも小さくなった後、電池の電圧が安定になったものと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は、電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される。
【００２１】
Ｕｓｏのもう一つの測定方法として、電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法は、電池の定電流定電圧充電が停止され、放置が始まった時点から計時し、各１０分を一つの時間帯として、ある１０分時間帯が開始して、電池の開路電圧降下が１０分の時間帯に１ｍＶよりも小さくなった後、電池の電圧が安定になったものと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される。
【００２２】
明確にすべきところは、標準安定電圧Ｕｓｏは、標準的充電終止電圧Ｕｏや標準的充電終止電流と関連しているが、充電倍率とは少しのみ、或いは全く関連しない。
【００２３】
広く知られているのは、リン酸鉄リチウム電池の標準的充電終止電圧Ｕｏは３．５Ｖ、３．６Ｖ、３．６５Ｖや３．７Ｖとしてもよく、異なるＵｏに応じて、異なる標準的容量Ｃｏを得る。標準的容量は、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した電流を定電流として、Ｕｏまで充電した後、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した終止電流まで定電圧で充電し、次に標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した放電電流を採用して、標準によって規定した、或いはサプライヤと合意した放電終止電圧まで放電させると、放出した容量は標準的容量Ｃｏとなるように定義される。リン酸鉄リチウムイオン電池の標準的充電終止電圧Ｕｏは、何れかの公知の値を選択してもよいが、急速充電の場合、標準的容量Ｃｏに近づく容量を急速に充填するためには、全部に修正・補償した電圧がＵ＝Ｕｏ＋（Ｕｏ−Ｕｓ）＋（Ｕｏ−Ｕｓｏ）＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏである充電方法を適用できる。
【００２４】
広く知られているのは、コバルト酸リチウム電池に対して、従来の伝統的な標準的充電終止電圧Ｕｏは、４．２Ｖで、今まで４．３Ｖと４．３５Ｖの高電圧を持つコバルト酸リチウム電池が開発されるとともに、４．４Ｖと４．５Ｖの高電圧型コバルト酸リチウム電池も開発中で、それらが対応する標準的充電終止電圧Ｕｏは、４．３Ｖ、４．３５Ｖ、４．４Ｖ、４．５Ｖとなり、異なるＵｏから異なった標準的容量Ｃｏを得る。異なる電圧を持つコバルト酸リチウム電池の標準的充電終止電圧Ｕｏは、対応する公知の値を選択してもよいが、急速充電の場合、標準的容量Ｃｏに近づく容量を急速に充填するためには、全部に修正・補償した電圧がＵ＝Ｕｏ＋（Ｕｏ−Ｕｓ）＋（Ｕｏ−Ｕｓｏ）＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏである充電方法を適用できる。
【００２５】
広く知られているのは、三元系リチウムイオン電池（ニッケル・マンガン・コバルト酸リチウム電池）に対して、従来の伝統的な標準的充電終止電圧Ｕｏは４．２Ｖで、今まで４．３Ｖと４．３５Ｖの高電圧を持つ三元系リチウムイオン電池は開発中で、それらが対応する標準的充電終止電圧Ｕｏは４．３Ｖ、４．３５Ｖになり、異なるＵｏから異なった標準的容量Ｃｏを得る。異なる電圧を持つ三元系リチウムイオン電池の標準的充電終止電圧Ｕｏは、対応する公知の値を選択してもよいが、急速充電の場合、標準的容量Ｃｏに近づく容量を急速に充填するためには、全部に修正・補償した電圧がＵ＝Ｕｏ＋（Ｕｏ−Ｕｓ）＋（Ｕｏ−Ｕｓｏ）＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏである充電方法を適用できる。
【００２６】
特別な例では、コバルト酸リチウム電池のＵｏ＝４．２Ｖ（図２に示すように）として、
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まで充電して停止すれば、定電流・定電圧で４．２Ｖまで充電する方法と、ほぼ同じ効果を取得することができ、すなわち、コバルト酸リチウム電池のＵｏ＝４．２Ｖである場合は、（Ｕｏ−Ｕｓｏ）修正値を無視してもよい。しかしながら、他の標準的充電終止電圧Ｕｏであれば、図３に示すように、Ｕｏ＝４．３５Ｖで、ＵｏとＵｓｏとの誤差は比較的に大きく、修正値の（Ｕｏ−Ｕｓｏ）を考慮することで、電池を１００％に充電可能である。
【発明の効果】
【００２７】
従来の非定電圧充電方法と比較すると、本発明は、
１．リチウムイオン電池は急速な充電、及び飽和状態に接近する電気量の充電を実現できることと、
２．本発明の充電方法は様々なリチウムイオン電池に対する充電に適用可能で、電池を１００％の飽和状態により近く充電することができ、電池の機能を十分に発揮できることと、
３．本発明の方法でリチウムイオン電池を充電する場合、標準的又はユーザによる方法での放電は、同等な倍率の電流による定電流・定電圧充電方式と比べて、より長いサイクル寿命、又は同じサイクル回数を有し、本発明の方法による充電は、放出する電気容量がより大きいことと、
４．本発明の方法は、充電回路の設計、及び充電器を製造するために使用されることができることと、
５．本発明の方法は、共に使用されるための電池で組み立てられる電子コンポーネントを製造するために使用されることができるという有益な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１はリン酸鉄リチウムイオン電池を定電流・定電圧でＵｏまで充電した後の標準安定電圧Ｕｓｏ曲線、及び定電流でＵｏまで充電した後の安定電圧Ｕｓ曲線を表す。
【図２】図２はコバルト酸リチウム電池を定電流・定電圧でＵｏまで充電した後の標準安定電圧Ｕｓｏ曲線、及び定電流でＵｏまで充電した後の安定電圧Ｕｓ曲線を表す。
【図３】図３は４．３５Ｖの高電圧型コバルト酸リチウム電池を定電流・定電圧でＵｏまで充電した後の標準安定電圧Ｕｓｏ曲線、及び定電流でＵｏまで充電した後の安定電圧Ｕｓ曲線を表す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の具体的実施の形態と利点を反映するために、実施例と比較例を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
【００３０】
比較例１．１：リン酸鉄リチウムイオン電池、標準的充電方法
４０２０４５Ｆｅ１５Ｃは３．２Ｖ１９０ｍＡｈの高倍率型リン酸鉄リチウム電池であり、電池システムはＬｉＦｅＰＯ４／Ｃ系単電池（Ｕｏ＝３．６Ｃ）、定格容量Ｃｒ＝１９０ｍＡｈ、ＧＢ／Ｔ１８２８７−２０１３の標準的充電方法を参照する。
１．３８ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．６Ｖまで充電し、３．６Ｖの定電圧に変更して、電流が３．８ｍＡ（０．０２Ｃ）に下がるまで充電した後に、充電を停止し、充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
２．３８ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で２．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する。（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである。）
３．サイクル：
３．１  １１４０ｍＡの定電流で３．６Ｖまで充電し、３．６Ｖの定電圧に変更して、電流が３．８ｍＡに下がるまで充電する
３．２  ５ｍｉｎ休止する
３．３  １１４０ｍＡの定電流で２．０Ｖまで放電する
３．４  ５ｍｉｎ休止する
３．５  ステップ３．１から３．４を１０００サイクル繰り返す
３．６  終了
【００３１】
比較例１．２：リン酸鉄リチウムイオン電池、ＣＮ１０１３８８４７７Ｂの充電方法
比較例１．１の電池と同様の電池を、ｔ＝１０ｍｉｎの時間内で完全に充電することを期待すると、ＣＮ１０１３８８４７７Ｂに開示した急速充電方法によれば、必要とする定電流充電の電流は、Ｉ＝Ｃｒ／ｔ＊６０＝１９０／１０＊６０＝１１４０ｍＡ（６Ｃ倍率）となる。
【００３２】
１．安定電圧の測定：１１４０ｍＡの定電流で３．６Ｖまで充電してから停止し、開路電圧を検出して、安定電圧Ｕｓを測定する。安定電圧Ｕｓ曲線は図１を参照する。電池が定電流充電を停止され、放置が始まった時点から計時し、各１０分を一つの時間帯として、ある１０分の時間帯が開始して、電池の１０分の時間帯内で電池の開路電圧降下が１ｍＶよりも小さくなった後に、電池の電圧が安定になったものと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の安定電圧Ｕｓとして選択される。
２．３８ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で２．０Ｖまで放電する（このステップは、電池を充電待状態にさせるように、前のステップで充電した容量を放出するもので、充電方法には必要ないものである）。
３．１１４０ｍＡの定電流で２Ｕｏ−Ｕｓまで充電してから停止し、充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
４．３８ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で２．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである）。
５．サイクル：
５．１  １１４０ｍＡの定電流で２Ｕｏ−Ｕｓまで充電する
５．２  ５ｍｉｎ休止する
５．３  １１４０ｍＡの定電流で２．０Ｖまで放電する
５．４  ５ｍｉｎ休止する
５．５  ステップ５．１から５．４を１０００サイクル繰り返す
５．６  終了
【００３３】
実施例１：リン酸鉄リチウムイオン電池、本発明の方法
比較例１．１の電池と同様の電池に、比較例１．２で測定した安定電圧Ｕｓを使用する。
１．標準安定電圧の測定：３８ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．６Ｖまで充電し、３．６Ｖの定電圧に変更して、電流が３．８ｍＡ（０．０２Ｃ）に下がるまで充電した後に、充電を停止し、標準安定電圧Ｕｓｏを測定する。標準安定電圧Ｕｓｏ曲線は図１を参照する。電池が定電流・定電圧充電を停止され、放置が始まった時点から計時し、各１０分を一つの時間帯として、ある１０分の時間帯が開始して、１０分の時間帯内で電池の開路電圧降下が１ｍＶよりも小さくなった後、電池の電圧が安定になったものと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧が電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される。
２．３８ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で２．０Ｖまで放電する（このステップは、電池を充電待状態にさせるように、前のステップで充電した容量を放出するもので、充電方法には必要ないものである）。
３．１０ｍｉｎで電池を完全に充電することを期待すると、本発明の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法によれば、必要とする定電流充電の電流は１１４０ｍＡ（６Ｃ倍率）であり、Ｕ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電した後、充電を停止し、充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
４．３８ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で２．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである）。
５．サイクル：
５．１  １１４０ｍＡの定電流でＵ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電する。
５．２  ５ｍｉｎ休止する
５．３  １１４０ｍＡの定電流で２．０Ｖまで放電する
５．４  ５ｍｉｎ休止する
５．５  ステップ５．１から５．４を１０００サイクル繰り返す
５．６  終了
比較例１．１、比較例１．２、実施例１の実験結果を表１で表す。
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充電の飽和度は、標準的充電方法で充電し、標準的放電方法で放電する場合に放出する容量が１００％であり、非標準的充電方法で充電し、標準的放電方法で放電する場合に放出する容量と標準的放電容量との百分比が充電の飽和度になる。
【００３４】
比較例２．１：コバルト酸リチウム電池、標準的充電方法
７０３０４８Ｈ１０Ｃは３．７Ｖ８００ｍＡｈの高倍率型ポリマーリチウムイオン電池であり、電池システムはＬｉＣｏＯ２／Ｃ系単電池（Ｕｏ＝４．２Ｖ）、定格容量Ｃｒ＝８００ｍＡｈ、ＧＢ／Ｔ１８２８７−２０１３の標準的充電方法を参照する。
１、１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で４．２Ｖまで充電し、４．２Ｖの定電圧に変更して、電流が１６ｍＡ（０．０２Ｃ）に下がるまで充電し、充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
２．１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである。）。
３．サイクル：
３．１  ４８００ｍＡの定電流で４．２Ｖまで充電し、４．２Ｖの定電圧に変更して電流が１６ｍＡに下がるまで充電する
３．２  ５ｍｉｎ休止する
３．３  ４８０００ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電する
３．４  ５ｍｉｎ休止する
３．５  ステップ３．１から３．４を５００サイクル繰り返す
３．６  終了
【００３５】
比較例２．２：コバルト酸リチウム電池、ＣＮ１０１３８８４７７Ｂの充電方法
比較例２．１の電池と同様の電池に、１０ｍｉｎの時間内で電池を完全に充電することを期待すると、ＣＮ１０１３８８４７７Ｂに開示した急速充電方法によれば、必要とする定電流充電の電流は、Ｉ＝Ｃｒ／ｔ＊６０＝８００／１０＊６０＝４８００ｍＡ（６Ｃ倍率）となる。
１．安定電圧の測定：４８００ｍＡの定電流で４．２Ｖまで充電してから停止し、開路電圧を検出し、安定電圧Ｕｓを測定し、安定電圧Ｕｓ曲線は図２を参照する。電池が定電流充電を停止され、放置が始まった時点から計時し、各１０分を一つの時間帯として、ある１０分の時間帯が開始して、１０分の時間帯内で電池の開路電圧降下が１ｍＶよりも小さくなった後に、電池の電圧が安定になったものと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の安定電圧Ｕｓとして選択される。
２．１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電する（このステップは、電池を充電待状態にさせるように、前のステップで充電した容量を放出するもので、充電方法には必要ないものである）。
３．４８００ｍＡの定電流で２Ｕｏ−Ｕｓまで充電してから停止し、充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
４．１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する。（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである。）
５．サイクル：
５．１  ４８００ｍＡの定電流で２Ｕｏ−Ｕｓまで充電する
５．２  ５ｍｉｎ休止する
５．３  ４８００ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電する
５．４  ５ｍｉｎ休止する
５．５  ステップ５．１から５．４を５００サイクル繰り返す
５．６  終了
【００３６】
実施例２：コバルト酸リチウム電池、本発明の方法
比較例２．１の電池と同様の電池に、比較例２．２で測定した安定電圧Ｕｓを使用する。
１．標準安定電圧の測定：１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で４．２Ｖまで充電し、４．２Ｖの定電圧に変更して、電流が１６ｍＡ（０．０２Ｃ）に下がるまで充電してから停止し、開路電圧を検出し、標準安定電圧Ｕｓｏを測定する。標準安定電圧Ｕｓｏ曲線は図２を参照する。電池が定電流・定電圧充電を停止され、放置が始まった時点から計時し、各１０分を一つの時間帯として、ある１０分の時間帯が開始して、１０分の時間帯内で電池の開路電圧降下が１ｍＶよりも小さくなった後に、電池の電圧が安定になったものと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される。
２．１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電する（このステップは、電池を充電待状態にさせるように、前のステップで充電した容量を放出するもので、充電方法には必要ないものである）。
３．１０ｍｉｎの時間内で電池を完全に充電することを期待すると、本発明の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法によれば、必要とする定電流充電の電流は４８００ｍＡ（６Ｃ倍率）となり、Ｕ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電した後に充電を停止し、充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
４、１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する。（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである。）
５．サイクル：
５．１  ４８００ｍＡの定電流でＵ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電する。
５．２  ５ｍｉｎ休止する
５．３  ４８００ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電する
５．４  ５ｍｉｎ休止する
５．５  ステップ５．１から５．４を５００サイクル繰り返す
５．６  終了
【００３７】
比較例２．１、比較例２．２、実施例２の実験結果は表２で表す。
2019501619.tif 000005
【００３８】
比較例３．１：４．３５Ｖの高電圧コバルト酸リチウム電池、標準的充電方法
６０１２５０ＨＶ１０Ｃは４．３５Ｖ２３５ｍＡｈの高倍率型リン酸鉄リチウムイオン電池であり、電池システムは４．３５Ｖの高電圧型ＬｉＣｏＯ２／Ｃ系単電池（Ｕｏ＝４．３５Ｖ）、定格容量Ｃｒ＝２３５ｍＡｈであり、ＧＢ／Ｔ１８２８７−２０１３の標準的充電方法を参照する。
【００３９】
１．４７ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で４．３５Ｖまで充電し、４．２Ｖの定電圧に変更して、電流が４．７ｍＡ（０．０２Ｃ）に下がるまで充電し、充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
２．４７ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する。（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである。）
３．サイクル：
３．１  ４７０ｍＡの定電流で４．３５Ｖまで充電し、４．３５Ｖの定電圧に変更して、電流が４．７ｍＡに下がるまで充電する
３．２  ５ｍｉｎ休止する
３．３  ４７０ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電する
３．４  ５ｍｉｎ休止する
３．５  ステップ３．１から３．４を５００サイクル繰り返す
３．６  終了
【００４０】
比較例３．２：４．３５Ｖの高電圧型コバルト酸リチウム電池、ＣＮ１０１３８８４７７Ｂの充電方法
比較例３．１の電池と同様の電池に、ｔ＝３０ｍｉｎの時間内で電池を完全に充電することを期待すると、ＣＮ１０１３８８４７７Ｂに開示した急速充電方法によれば、必要とする定電流充電の電流は、Ｉ＝Ｃｒ／ｔ＊６０＝２３５／３０＊６０＝４７０ｍＡ（２Ｃ倍率）となる。
【００４１】
１．安定電圧の測定：４７０ｍＡの定電流で４．３５Ｖまで充電してから停止し、開路電圧を検出し、安定電圧Ｕｓを測定する。安定電圧Ｕｓ曲線は図３を参照する。電池が定電流充電を停止し、放置が始まった時点から計時し、各５分を一つの時間帯として、ある時間帯が開始して、５分の時間帯内で電池の開路電圧降下が２ｍＶよりも小さくなった後に、電池の電圧が安定になったものと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の安定電圧Ｕｓとして選択される。
２．４７ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電する（このステップは、電池を充電待状態にさせるように、前のステップで充電した容量を放出するもので、充電方法には必要ないものである）。
３．４７０ｍＡの定電流で２Ｕｏ−Ｕｓまで充電してから停止し、充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
４．４７ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する。（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである。）
５．サイクル：
５．１  ４７０ｍＡの定電流で２Ｕｏ−Ｕｓまで充電する
５．２  ５ｍｉｎ休止する
５．３  ４７０ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電する
５．４  ５ｍｉｎ休止する
５．５  ステップ５．１から５．４を５００サイクル繰り返す
５．６  終了
【００４２】
実施例３：４．３５Ｖの高電圧型コバルト酸リチウム電池、本発明の方法
比較例３．１の電池と同様の電池に、比較例３．２で測定した安定電圧Ｕｓを使用する。
【００４３】
１．標準安定電圧の測定：４７ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で４．３５Ｖまで充電し、４．３５Ｖの定電圧方式に変更し、電流が４．７ｍＡ（０．０２Ｃ）に下がるまで充電してから停止し、開路電圧を検出し、標準安定電圧Ｕｓｏを測定する。標準安定電圧Ｕｓｏ曲線は図３を参照する。電池が定電流・定電圧充電を停止し、放置が始まった時点から計時し、各５分を一つの時間帯として、ある時間帯が開始して、５分の時間帯内に電池の開路電圧降下が２ｍＶよりも小さくなった後に、電池の電圧が安定になったものと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される。
２．４７ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電する（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである。）。
３．３０ｍｉｎの時間内で電池を完全に充電することを期待すると、本発明の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法によれば、必要とする定電流充電の電流は４７０ｍＡ（２Ｃ倍率）となり、Ｕ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電した後に充電を停止し、充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
【００４４】
４．４７ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する。（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである。）
５．サイクル：
５．１  ４７０ｍＡの定電流でＵ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電する。
５．２  ５ｍｉｎ休止する
５．３  ４７０ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電する
５．４  ５ｍｉｎ休止する
５．５  ステップ５．１から５．４を５００サイクル繰り返す
５．６  終了
比較例３．１、比較例３．２、実施例３の実験結果は表３に表す。
2019501619.tif 000006
実施例４：コバルト酸リチウム電池、本発明の方法、多段階定電流充電方式、前半の充電電流は１０Ｃであり、後半の充電電流は６Ｃである。
【００４５】
比較例２．１の電池と同様の電池に、比較例２．２で測定した安定電圧Ｕｓを使用する。
１．標準安定電圧の測定：１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で４．２Ｖまで充電し、４．２Ｖの定電圧に変更して、電流が１６ｍＡ（０．０２Ｃ）に下がるまで充電した後に、充電を停止し、開路電圧を検出し、標準安定電圧Ｕｓｏを測定する。標準安定電圧Ｕｓｏ曲線は図２を参照する。電池が定電流・定電圧充電を停止され、放置が始まった時点から計時し、各１０分を一つの時間帯として、ある１０分の時間帯が開始して、１０分の時間帯内で電池の開路電圧降下が１ｍＶよりも小さくなった後に、電池の電圧が安定になったものと認め、この時間帯の第一時点と対応する電圧は電池の標準安定電圧Ｕｓｏとして選択される。
２．１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電する（このステップは、電池を充電待状態にさせるように、前のステップで充電した容量を放出するもので、充電方法には必要ないものである）。
３．多段階定電流充電方式、前半の充電電流は１０Ｃであり、後半の充電電流は６Ｃであり、１０ｍｉｎの時間内で電池を完全に充電することを期待すると、本発明の電圧を修正・補償するリチウムイオン電池の非定電圧充電方法によれば、前半に必要とする定電流方式の充電電流は８０００ｍＡ（１０Ｃ倍率）となり、３ｍｉｎ充電し、後半に必要とする定電流方式の充電電流は４８００ｍＡ（１６Ｃ倍率）となり、Ｕ＝３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電した後に、充電を停止し、総計の充電時間Ｔｃと充電容量Ｃｃを記録する。
４．１６０ｍＡ（０．２Ｃ）の定電流で３．０Ｖまで放電し、放電容量Ｃｄを記録する。（このステップは、充電を評価するために放出する容量で、充電方法には必要ないものである。）
５．サイクル：
５．１  ８０００ｍＡの定電流で３ｍｉｎ充電する
５．２  ４８００ｍＡの定電流で３Ｕｏ−Ｕｓ−Ｕｓｏまで充電する
５．３  ５ｍｉｎ休止する
５．４  ４８００ｍＡの定電流で３．０Ｖまで放電する
５．５  ５ｍｉｎ休止する
５．６  ステップ５．１から５．５を５００サイクル繰り返す
５．７  終了
【００４６】
比較例２．１、比較例２．２、実施例４の実験結果は表４に表す。
2019501619.tif 000007
【００４７】
具体的な実施工程中において、選択可能なことは、１．それぞれの電池を毎回充電する前にＵｓ、Ｕｓｏを測定し、次に、本発明（やＣＮ１０１３８８４７７Ｂ）の方法で充電することもできるが、これは明らかに面倒である。２．それぞれの電池を充電する前にＵｓ、Ｕｓｏを測定し、次に、毎回の充電を本発明（やＣＮ１０１３８８４７７Ｂ）の方法で行うこともできるが、これらも極めて面倒である。３．各タイプの電池を充電する前にＵｓ、Ｕｓｏを測定し、次に該タイプのそれぞれの電池の各充電を本発明（やＣＮ１０１３８８４７７Ｂ）の方法で行うことができ、これはとても便利になる。同じタイプの異なる電池個体との間に、或いはそれぞれの電池の異なる充電回数の前には、微小な差異が存在しているが、特許の実施に影響しない。本特許の実施により非定電圧充電を飽和状態に達させることができるが、それぞれの電池の各充電が１００％の飽和状態に達することは保証しない。
【００４８】
具体的な実施工程中において、リチウムイオン電池が完全に放電した後に、充電し始める必要はなく、リチウムイオン電池が空容量、半分や半分以上の容量を持つ状況において、本発明の方法で充電することができ、フル状態であれば充電しなくてもよい。
【００４９】
上記明細書の開示と教示によると、当業者にとっては、これらの実施例に対する多種類な変更と修正、例えば、各種類のリチウムイオン電池、電池セル、充電回路、充電器、充電制御部品などの製品への応用などは可能である。それにより、本発明は上記開示と説明に関する具体的な実施様態に限るわけではない。本発明に対する修正と変更も、本発明の権利請求の保護範囲内に属するべきである。
【図１】
2019501619.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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