鋰電池真的能在10分鐘內充電嗎?
來源：寶鄂實業(yè)
2020-02-08 14:42
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鋰電池真的能在10分鐘內充電嗎?是否存在隱患?
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鋰電池真的能在10分鐘內充電嗎?
“鋰電池”是一種以鋰金屬或鋰合金為正極材料，采用非水電解質溶液制成的電池。1912年，吉爾伯特·n·劉易斯首次提出并研究了鋰金屬電池。雖然自1970年誕生的時間不長,但是,以其高工作電壓(鎳鎘電池是鎳氫電池的3倍),大于能源(165 wh /公斤,鎳氫電池的3倍),循環(huán)壽命長,無污染等鋰電池或迅速占領了絕大多數的新能源汽車電池市場,成為新能源汽車的核心組件。
隨著鋰電池在新能源汽車領域的廣泛應用，充電問題已成為一個不可回避的問題。目前，快速充電和慢速充電是新能源汽車電池續(xù)航的主要方式，受技術限制，目前市場仍以慢速充電為主。但是，與長時間的慢速充電相比，人們更傾向于縮短充電時間，即快速充電，以提高電池的快速充電性能，這被認為是緩解消費者里程焦慮的可行途徑。
鋰電池的充電方式有很多種，針對快速充電的要求，主要有脈沖充電方式、間歇充電方式等。不同類型的電池可能不能以完全相同的方式充電。在方法部分中不做任何具體的區(qū)分。
首先,脈沖充電
這是文獻中提出的一種脈沖充電方法，脈沖階段設置在充電達到4.2v上限電壓后，繼續(xù)高于4.2v。無論具體參數設置的合理性如何，不同類型的細胞之間都存在差異。讓我們看看脈沖驅動過程。
下面是脈沖充電曲線，主要包括三個階段:預充電、恒流充電和脈沖充電。在恒流充電過程中，電池以恒流充電，一部分能量轉移到電池內部。當電池電壓升至上限電壓(4.2v)時，進入脈沖充電模式:以1c脈沖電流間歇充電。在恒定的充電時間Tc內，當充電停止時，電池電壓會不斷升高，逐漸降低。當電池電壓下降到上限電壓(4.2v)時，用相同的電流值給電池充電，開始下一個充電周期，直到電池充滿為止。
在脈沖充電過程中，電池電壓下降速率會逐漸降低，關機時間T0會變長。當恒流充電占空比低至5% ~ 10%時，認為電池已充滿，停止充電。與傳統(tǒng)的充電方式相比，脈沖充電可以使用大電流進行充電，電池的濃差極化和歐姆極化將在非充電期間消除，從而使下一輪充電更加順利。充電速度快，溫度變化小，對電池壽命的影響小，因此被廣泛使用。但缺點是顯而易見的:它需要一個有限流量的電源，這增加了脈沖充電的成本。
二、間歇式充電方式
鋰電池間歇充電方法包括變電流間歇充電方法和變電壓間歇充電方法。
1)變流間歇充電方式
廈門大學陳天一教授提出了變流間歇充電方法。如下圖所示，在變流間歇充電方法的第一階段，使用大電流值對電池進行充電。當電池電壓達到截止電壓V0時，電池電壓停止充電，電池電壓急劇下降。停止充電一段時間后，用減少的充電電流繼續(xù)充電。當電池電壓再次上升到截止電壓V0時，電池將停止充電。充電電流將減少重復次數(一般約3 ~ 4次)。然后進入恒壓充電階段，對電池進行恒壓充電，直到充電電流降至下限，充電結束。
在變流間歇充電法的主充電階段，在充電電壓有限的情況下，采用逐漸減小電流的間歇方式來增加充電電流，從而加快了充電過程，縮短了充電時間。但是這種充電方式的電路比較復雜，成本也比較高，一般只有在大功率的情況下才會考慮快速充電的使用。
2)可變電壓間歇充電
在變電流間歇充電方法的基礎上，有人對變電壓間歇充電方法進行了研究。兩者的區(qū)別在于第一階段的充電過程，用間歇恒壓代替間歇恒流。對比圖(a)和圖(b)可以看出，恒壓間歇充電更符合最優(yōu)充電的充電曲線。在每個恒壓充電階段，由于電壓是恒定的，充電電流自然呈指數遞減，這與電池電流可接受率隨著充電的進行而逐漸減小的特點是一致的。
是否存在隱患?
快速充電對鋰電池的壽命和安全也構成了極大的威脅。由于汽車動力電池的工作電壓為12V或24V，而單個動力鋰離子電池的工作電壓為3.7v，所以必須通過多個電池串聯來提高電壓。但是，電池很難達到完全均勻的充放電，所以在一系列電池中，單個電池的充放電會不平衡，電池會被過充過放。但這種情況會導致電池性能迅速惡化，最終導致整個電池組無法正常工作甚至報廢，從而大大影響電池的使用壽命和可靠性能。但人們相信，隨著國家、社會和企業(yè)將快速充電技術融入到國家或企業(yè)發(fā)展中，五分鐘內行駛500公里的想法將最終成為現實。
