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如何对锂离子电池进行快速充电?

钜大LARGE  |  点击量:1084次  |  2021年03月10日  

脉冲充电脉冲充电重要包括三个阶段:预充、恒流充电和脉冲充电。在恒流充电过程中以恒定电流对电池进行充电,部分能量被转移到电池内部。当电池电压上升到上限电压(4.2V)时,进入脉冲充电模式:用1C的脉冲电流间歇地对电池充电。在恒定的充电时间Tc内电池电压会不断升高,充电停止时电压会慢慢下降。当电池电压下降到上限电压(4.2V)后,以同样的电流值对电池充电,开始下一个充电周期,如此循环充电直到电池充满。在脉冲充电过程中,电池电压下降速度会渐渐减慢,停充时间T0会变长,当恒流充电占空比低至5%~10%时,认为电池已经充满,终止充电。


与常规充电方法相比,脉冲充电能以较大的电流充电,在停充期电池的浓差极化和欧姆极化会被消除,使下一轮的充电更加顺利地进行,充电速度快、温度的变化小、对电池寿命影响小,因而目前被广泛使用。但其缺点很明显:要一个有限流功能的电源,这新增了脉冲充电方式的成本。间歇充电法锂离子电池间歇充电法包括变电流间歇充电法和变电压间歇充电法。1)变电流间歇充电法变电流间歇充电法是由厦门大学陈体衔教授提出来的,它的特点是将恒流充电改为限压变电流间歇充电。如下图所示,变电流间歇充电法的阶段,先采用较大电流值对电池充电,在电池电压达到截止电压V0时停止充电,此时电池电压急剧下降。保持一段停充时间后,采用减小的充电电流继续充电。当电池电压再次上升到截止电压V0时停止充电,如此往复数次(一般约为3~4次)充电电流将减小设定的截止电流值。然后进入恒电压充电阶段,以恒定电压对电池充电直到充电电流减小到下限值,充电结束。变电流间歇充电法的主充阶段在限定充电电压条件下,采用了电流逐渐减小的间歇方式加大了充电电流,即加快了充电过程,缩短了充电时间。但是这种充电模式电路比较复杂、造价高,一般只有在大功率快充时才考虑采用。2)变电压间歇充电在变电流间歇充电法的基础上,有人又研究了变电压间歇充电法。两者的差异就在于阶段的充电过程,将间歇恒流换成间歇恒压。比较上面图(a)和图(b),可见恒压间歇充电更符合充电的充电曲线。在每个恒压充电阶段,由于电压恒定,充电电流自然按照指数规律下降,符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。Reflex快速充电法Reflex快速充电方法,又被称为反射充电方法或打嗝充电方法。该方法的每个工作周期包括正向充电、反向瞬间放电和停充3个阶段。它在很大的程度上解决了电池极化现象,加快了充电速度。但是反向放电会缩短锂离子电池寿命。在每个充电周期中,先采用2C的电流充电时间为10s的Tc,然后停充时间为0.5s的Tr1,反向放电时间为1s的Td,停充时间为0.5s的Tr2,每个充电循环时间为12s。随着充电的进行,充电电流会逐渐变小。


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