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如何對鋰離子電池進行快速充電?

鉅大LARGE  |  點擊量:1174次  |  2021年03月10日  

脈沖充電脈沖充電重要包括三個階段:預充、恒流充電和脈沖充電。在恒流充電過程中以恒定電流對電池進行充電,部分能量被轉移到電池內部。當電池電壓上升到上限電壓(4.2V)時,進入脈沖充電模式:用1C的脈沖電流間歇地對電池充電。在恒定的充電時間Tc內電池電壓會不斷升高,充電停止時電壓會慢慢下降。當電池電壓下降到上限電壓(4.2V)后,以同樣的電流值對電池充電,開始下一個充電周期,如此循環充電直到電池充滿。在脈沖充電過程中,電池電壓下降速度會漸漸減慢,停充時間T0會變長,當恒流充電占空比低至5%~10%時,認為電池已經充滿,終止充電。


與常規充電方法相比,脈沖充電能以較大的電流充電,在停充期電池的濃差極化和歐姆極化會被消除,使下一輪的充電更加順利地進行,充電速度快、溫度的變化小、對電池壽命影響小,因而目前被廣泛使用。但其缺點很明顯:要一個有限流功能的電源,這新增了脈沖充電方式的成本。間歇充電法鋰離子電池間歇充電法包括變電流間歇充電法和變電壓間歇充電法。1)變電流間歇充電法變電流間歇充電法是由廈門大學陳體銜教授提出來的,它的特點是將恒流充電改為限壓變電流間歇充電。如下圖所示,變電流間歇充電法的階段,先采用較大電流值對電池充電,在電池電壓達到截止電壓V0時停止充電,此時電池電壓急劇下降。保持一段停充時間后,采用減小的充電電流繼續充電。當電池電壓再次上升到截止電壓V0時停止充電,如此往復數次(一般約為3~4次)充電電流將減小設定的截止電流值。然后進入恒電壓充電階段,以恒定電壓對電池充電直到充電電流減小到下限值,充電結束。變電流間歇充電法的主充階段在限定充電電壓條件下,采用了電流逐漸減小的間歇方式加大了充電電流,即加快了充電過程,縮短了充電時間。但是這種充電模式電路比較復雜、造價高,一般只有在大功率快充時才考慮采用。2)變電壓間歇充電在變電流間歇充電法的基礎上,有人又研究了變電壓間歇充電法。兩者的差異就在于階段的充電過程,將間歇恒流換成間歇恒壓。比較上面圖(a)和圖(b),可見恒壓間歇充電更符合充電的充電曲線。在每個恒壓充電階段,由于電壓恒定,充電電流自然按照指數規律下降,符合電池電流可接受率隨著充電的進行逐漸下降的特點。Reflex快速充電法Reflex快速充電方法,又被稱為反射充電方法或打嗝充電方法。該方法的每個工作周期包括正向充電、反向瞬間放電和停充3個階段。它在很大的程度上解決了電池極化現象,加快了充電速度。但是反向放電會縮短鋰離子電池壽命。在每個充電周期中,先采用2C的電流充電時間為10s的Tc,然后停充時間為0.5s的Tr1,反向放電時間為1s的Td,停充時間為0.5s的Tr2,每個充電循環時間為12s。隨著充電的進行,充電電流會逐漸變小。


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