什么是動力電池，動力電池四段式充電原理及要點解析
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-29 16:15
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鋰電池在使用中隨著電量的釋放，電壓下降，電池的化學活性也會降低。為了更好的保護鋰電池的性能，鋰電池一般會要求充電過程按涓流充電(低壓預充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止四個階段，進行管控。
以某電池常規(guī)型三元鋰電池為例，INR26650-50A電池的標稱容量是5000mAh，標稱電壓是3.6V(市面上也有標3.7V)，放電終止電壓是2.75V，充電終止電壓是4.20V。
鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓，從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命，簡化充電器的操作，其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。
鋰電池的充電方式是限壓恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充電方式是：先檢測待充電電池的電壓，如果電壓低于3V，要先進行預充電，充電電流為設定電流的1/10，電壓升到3V后，進入標準充電過程。
標準充電過程為：以設定電流進行恒流充電，電池電壓升到4.20V時，改為恒壓充電，保持充電電壓為 4.20V。此時，充電電流逐漸下降，當電流下降至設定充電電流的1/10時，充電結(jié)束。
階段1：涓流充電——涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。在電池電壓低于3V左右時采用涓流充電，涓流充電電流是恒流充電電流的十分之一即0.1c(以恒定充電電流為1A舉例，則涓流充電電流為100mA)。
階段2：恒流充電——當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時，提高充電電流進行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C至 1.0C之間。電池電壓隨著恒流充電過程逐步升高,一般單節(jié)電池設定的此電壓為3.0-4.2V。
階段3：恒壓充電—— 當電池電壓上升到4.2V時，恒流充電結(jié)束，開始恒壓充電階段。電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)充電電流由最大值慢慢減少，當減小到0.01C時，認為充電終止。(C是以電池標稱容量對照電流的一種表示方法，如電池是1000mAh的容量，1C就是充電電流1000mA。)
階段4：充電終止。
有兩種典型的充電終止方法：采用最小充電電流判斷或采用定時器(或者兩者的結(jié)合)。最小電流法監(jiān)視恒壓充電階段的充電電流，并在充電電流小于0.02C時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時，持續(xù)充電兩個小時后終止充電過程。
上述四階段的充電法完成對完全放電電池的充電約需要2.5至3小時。高級充電器還采用了更多安全措施。例如如果電池溫度超出指定窗口(通常為0℃至45℃)，那么充電會暫停。 充電結(jié)束后，如檢測到電池電壓低于3.89V將重新充電。
中國的新能源汽車市場可說發(fā)展的越來越快，之所以發(fā)展快速，很大部分原因離不開國家對新能源汽車的補貼政策，在政府的大力支持下，新能源汽車快速前進，車企對“續(xù)航里程”的追求也越來越高，新能源汽車的核心部件“電池”也是“優(yōu)勝劣汰”，三元鋰電池逐漸被新能源汽車廣泛應用。
但是隨著2018年補貼政策大幅度下調(diào)，以前常被應用的磷酸鐵鋰電池能否重新取代三元鋰電池，成為新能源汽車的“寵兒”呢？筆者認為可能性較小，但是至少在大型客車和公共交通方面，磷酸鐵鋰電池依然會被廣泛應用。
在目前市場上，大多數(shù)新能源汽車主要使用的是三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池，錳酸鋰電池。那么相比之下，磷酸鐵鋰電池有什么優(yōu)勢能夠支持它逆襲呢？
三元鋰電池
三元鋰電池的優(yōu)勢是能量密度高，循環(huán)性能好，續(xù)航里程大，比較適合未來新能源汽車電池的發(fā)展趨勢，而且適合北方天氣，低溫環(huán)境下電池更加穩(wěn)定。不過它最大的劣勢就是三元鋰材料不穩(wěn)定，容易在200度左右發(fā)生分解，并且在高溫環(huán)境下電解液會迅速燃燒，發(fā)生連鎖反應，這也是為什么現(xiàn)在有些新能源汽車發(fā)生碰撞后容易自然的原因。
但是對于很多消費者來說，現(xiàn)在新能源汽車的續(xù)航里程仍然是它們所擔心的一個問題，所以不管有沒有補貼，消費者都是希望電動汽車的續(xù)航里程能夠更長，反之，汽車廠商不管有沒有補貼肯定也希望自己的電動汽車續(xù)航里程能夠越大越好，畢竟這樣消費者才會買單，所以這時候三元鋰電池的優(yōu)勢就很重要了，這也是為什么很多廠商愿意選擇三元鋰電池的原因。
磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池的最大優(yōu)勢就是安全穩(wěn)定性。它是目前最安全的鋰離子電池正極材料，而且循環(huán)使用壽命可達2000次以上，比三元鋰電池壽命更長。但是它的劣勢就是能量密度低，而且耐低溫性能較差，在低溫環(huán)境下工作不僅壽命低，放電效率也低。此外體積大，較重，會占用車內(nèi)大量空間。所以這種安全性較高但是能量密度較低的電池一般應用于公共交通方面。不過對于家用車來說現(xiàn)在一般較少采用。
錳酸鋰電池
錳酸鋰電池是前兩年比較主流的動力電池，但是隨著對續(xù)航里程的追求，現(xiàn)在也漸漸被三元鋰電池所超越。錳酸鋰電池在這三種電池中價格最便宜，工作電壓高，倍率性能好，低溫工作性能好，缺點是能量密度較低，使用壽命一般，尤其是高溫循環(huán)性能差，而安全穩(wěn)定性則是三者中的中等水平。
就目前新能源市場上主要使用的三種電池比較來看，就憑續(xù)航里程這一點，三元鋰電池就牢牢占據(jù)榜首。而且就算是在現(xiàn)階段補貼下降的情況下，三元鋰電池在能量密度上也占據(jù)很大優(yōu)勢。不過從安全性上來看，磷酸鐵鋰電池在今后還是有很大發(fā)展空間的，不過前提還是在解決了里程問題之后，畢竟目前消費者對于電動汽車的續(xù)航里程追求更大，所以磷酸鐵鋰電池想借補貼退坡逆襲可能性較小。
