摘要

寧德時代新專利利用負極電位安全閾值與負極電位估計值的大小關系，實時調整充電電流，使電池在無析鋰副反應的安全范圍內發揮最大的充電能力，實現了電池的安全快速充電。

電動汽車的安全快速充電一直是行業亟待解決的難題。然而快速充電需要提高電池充電速率，這往往會引發電池的副反應。

以石墨負極體系的鋰離子電池為例，電池在充電過程中電極發生極化，電極電位偏離平衡電位，可能導致負極表面會析出鋰金屬，損害電池性能，嚴重時還會引發熱失控。

另外，充電速率越大，電壓極化越明顯，電池更快達到充電截止電壓，導致充入電量不足，剩余的電量需通過恒壓小倍率電流充入，反而延長了充電時間。

為解決上述難題，4月6日，寧德時代公開了與清華大學共同申請的新專利“電池快速充電方法及計算機設備”，公布號為CN112615075A。

該專利利用負極電位安全閾值與負極電位估計值的大小關系，實時調整充電電流，使電池在無析鋰副反應的安全范圍內發揮最大的充電能力，實現了電池的安全快速充電。

具體來看，該充電方法建立負極電位估算模型并設置負極電位安全閾值。在充電過程中，利用負極電位估算模型實時獲取電池的負極電位估計值；當負極電位估計值下降至負極電位安全閾值時，實時調整第二預設充電電流，以確保負極電位估計值與負極電位安全閾值的差值在預設范圍內，并以調整后的電流對電池充電，至充電截止電壓。

（電池快速充電方法的流程示意圖）

負極電位估算模型包括提供帶參比電極的三電極電池，在進行性能測試時，獲得三電極電池的標稱容量和電壓特性參數（正極電位、端電壓以及負極電位）。通過建立三電極電池的分極等效模型（包括正極參數和負極參數），以反映三電極電池的外部特性和內部特性。

根據負極電位估算模型以及充電過程中的電流和端電壓，采用第一閉環算法(在線閉環估計算法)對負極電位進行估計，以實時獲取所述電池在充電過程中模型觀測的負極電位估計值。

采用第二閉環算法(在線閉環控制算法)調整第二預設充電電流，以使得所述負極電位估計值與所述負極電位安全閾值的差值在預設范圍內。

實驗結果表明，電池負極電位的在線閉環估計算法和電流的在線閉環控制算法，結合電池分極等效模型可以直接用于實車電池管理系統中的快速充電。

（快充算法電流及端電壓隨時間變化的結果圖）

（安全快充算法下負極電位估計結果圖）

與傳統的技術相比，該專利申請提出的充電控制技術開發流程簡單，模型參數辨識容易，計算量小，有很強的實車充電實用性前景。

高工鋰電發現，該專利在寧德時代官網中也可窺一二。在對超快充前沿技術的“陽極電位監控”介紹中，是通過對陽極電位的監控，實時調整充電電流，確保電池在最大充電速度的過程中不會析鋰，從而能做到極限的充電速度。

（寧德時代超快充前沿技術）

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