1 充電特性

 

電池包的充電特性，尤其充電時間，是用戶關(guān)注的一個焦點。而動輒充電幾個小時，是傳統(tǒng)車詬病電動汽車的一個重要槽點。但是，不同類型的車型應(yīng)用，實際上并不需要全部都追求快充。比如清潔專用車，巡邏車等這類對車輛的機動性要求不高的車輛，耗費成本追求快充就是沒有必要的。一般乘用車，如果在快充與慢充車型之間拉開價格差距，相信也會有一部分生活軌跡比較穩(wěn)定的人會選擇充電沒有那么快的車型

 

電池充電特性影響因素。

 

電芯自身因素。從電池內(nèi)部的微觀過程看，充電過程，就是鋰離子從負(fù)極遷出，嵌入正極的過程。過程中，活性鋰離子的運動越順暢，自負(fù)而正的運動動力越足，則充電的阻礙越小，允許的充電電流就越大。那么，妨礙大電流充電的特性，總體上都體現(xiàn)為電池充電內(nèi)阻。在高倍率的工況下，電池內(nèi)部極化電阻隨著電流的增加而增大，電池端電壓迅速達(dá)到截止條件，充電結(jié)束，使得電池可用容量減小。

 

電池包散熱能力。除了電池自身充電接受能力以外，電池包的散熱能力也是限制電池充電倍率的一大因素。當(dāng)電芯自身條件確定，單體電芯發(fā)熱，熱量的積累，造成電池包內(nèi)環(huán)境溫度上升。任其自由發(fā)展，則可能在充電并未完成時，電池溫度已經(jīng)觸及允許上限。因此，給快充電池包配備相應(yīng)的散熱系統(tǒng)，是提高充電能力的一個前提條件。

 

充電內(nèi)阻同樣包含歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻兩個部分，他們都會受到溫度的影響，溫度越低，充電內(nèi)阻總體表現(xiàn)越大，反之，則降低。具體的，歐姆內(nèi)阻由電池內(nèi)部導(dǎo)電部件的固有內(nèi)阻構(gòu)成，是一個比較穩(wěn)定的組成部分，除了溫度變化帶來的影響，不會有太明顯的變化。極化內(nèi)阻直接受到充電電流的影響。

 

極化內(nèi)阻包括濃差極化和電化學(xué)極化兩個部分。極化現(xiàn)象主要包含兩部分，一種是由于電池電極表面生成各種的膜，比如氧化膜、鈍化膜和吸附膜等，離子在穿過的時候產(chǎn)生一定的阻抗特性，同時由于電極界面與電解液界面之間形成一定的雙電層電容，這種現(xiàn)象整體以電壓變化的形式表現(xiàn)出來，即電化學(xué)極化電壓；另一種是由于離子在充放電過程中，通過表面膜后進(jìn)入電解液或者固相電極材料內(nèi)部，然后在外電勢和濃差作用下，進(jìn)行對流擴散現(xiàn)象，對外表現(xiàn)出來的電壓變化現(xiàn)象稱為濃差極化電壓。

 

溫度對極化電阻的影響。在低溫條件下，影響電池充放電特性的主要因素是電化學(xué)的極化特性，隨著實驗進(jìn)行，濃差擴散阻抗逐漸表現(xiàn)出來；而在高溫條件下，反應(yīng)物的活性得到大幅提高，加快了電化學(xué)反應(yīng)速率，使得電化學(xué)阻抗現(xiàn)象變?nèi)酰瑵獠顦O化成為充電阻抗的主要組成部分。

 

不同SOC階段對極化電阻的影響。當(dāng) SOC處兩極端時，極化阻抗值明顯高于其他 SOC 狀態(tài)下的數(shù)值，產(chǎn)生的結(jié)果相同，但是產(chǎn)生的原理具有差異性：當(dāng) SOC 處于低端時，正極具有較高的鋰離子濃度，內(nèi)部的鋰離子要經(jīng)過較長的固相擴散途徑來源源不斷地提供相應(yīng)倍率的離子流，脫出的路徑比較長，造成阻抗值大；而當(dāng) SOC 處于高端時，情況與低端正好相反，交流阻抗主要受限于負(fù)極的固相擴散系數(shù)和路徑的大小；當(dāng) SOC 處于之間位置時，正好介于上述兩種情況，鋰離子的嵌入和遷出的路徑都比較短，相對容易實現(xiàn)，表現(xiàn)出來的阻抗值較小，具有較強的嵌入和遷出能力，可以實現(xiàn)在較短的時間內(nèi)，進(jìn)行高倍率的電流充放電。

 

充電模式的影響。不同的充電模式對電池溫度和端電壓的影響比較大，均值相等的電流在恒流模式下溫度上升比較高，而且端電壓也處于較高狀態(tài)，表明電池內(nèi)部電極附近的阻抗特性比較大，離子的嵌入和遷出過程中阻抗大，難以實現(xiàn)高倍率充放，即電池持續(xù)提供高倍率等效電流的離子速率比較困難。因此，有人研究各種充電電流加載方式，以期降低充電極化帶來的不利影響。比如脈沖充電，甚至反向脈沖充電等。

 

2 自放電特性

 

比較而言，鋰電池自放電率并不算高，因此，考慮自放電，并非是擔(dān)心能量損失，而是電芯的自放電率，是電芯制造質(zhì)量的重要標(biāo)志?？赡軐ψ苑烹娦阅軒碛绊懙囊蛩刂饕ㄏ旅鎺讉€方面。

 

在這些因素中，過于明顯的副反應(yīng)，內(nèi)部短路和隔膜缺陷的存在，化成后SEI膜存在嚴(yán)重缺陷，根據(jù)程度不同，說明了電芯質(zhì)量所在檔次不同。

 

1） 影響自放電率的先天因素

 

開路放置的電池為什么會損失電荷？先天的影響主要來自于電池內(nèi)部電化學(xué)材料損失和電芯內(nèi)部短路。電芯材料的損失為不可逆反應(yīng)，造成電芯容量的損失，損失的多少，是容量恢復(fù)性能的體現(xiàn)；短路造成的電量損失，消耗了當(dāng)前電量，容量不受這部分反應(yīng)的影響。