什么是动力电池，动力电池四段式充电原理及要点解析
来源：宝鄂实业
2019-03-29 16:15
点击量：次
锂电池在使用中随着电量的释放，电压下降，电池的化学活性也会降低。为了更好的保护锂电池的性能，锂电池一般会要求充电过程按涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电以及充电终止四个阶段，进行管控。
以某电池常规型三元锂电池为例，INR26650-50A电池的标称容量是5000mAh，标称电压是3.6V(市面上也有标3.7V)，放电终止电压是2.75V，充电终止电压是4.20V。
锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命，简化充电器的操作，其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。
锂电池的充电方式是限压恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充电方式是：先检测待充电电池的电压，如果电压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，电压升到3V后，进入标准充电过程。
标准充电过程为：以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为 4.20V。此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。
阶段1：涓流充电——涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池电压低于3V左右时采用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1A举例，则涓流充电电流为100mA)。
阶段2：恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V。
阶段3：恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少，当减小到0.01C时，认为充电终止。(C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mAh的容量，1C就是充电电流1000mA。)
阶段4：充电终止。
有两种典型的充电终止方法：采用最小充电电流判断或采用定时器(或者两者的结合)。最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流，并在充电电流小于0.02C时终止充电。第二种方法从恒压充电阶段开始时计时，持续充电两个小时后终止充电过程。
上述四阶段的充电法完成对完全放电电池的充电约需要2.5至3小时。高级充电器还采用了更多安全措施。例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃)，那么充电会暂停。 充电结束后，如检测到电池电压低于3.89V将重新充电。
中国的新能源汽车市场可说发展的越来越快，之所以发展快速，很大部分原因离不开国家对新能源汽车的补贴政策，在政府的大力支持下，新能源汽车快速前进，车企对“续航里程”的追求也越来越高，新能源汽车的核心部件“电池”也是“优胜劣汰”，三元锂电池逐渐被新能源汽车广泛应用。
但是随着2018年补贴政策大幅度下调，以前常被应用的磷酸铁锂电池能否重新取代三元锂电池，成为新能源汽车的“宠儿”呢？笔者认为可能性较小，但是至少在大型客车和公共交通方面，磷酸铁锂电池依然会被广泛应用。
在目前市场上，大多数新能源汽车主要使用的是三元锂电池，磷酸铁锂电池，锰酸锂电池。那么相比之下，磷酸铁锂电池有什么优势能够支持它逆袭呢？
三元锂电池
三元锂电池的优势是能量密度高，循环性能好，续航里程大，比较适合未来新能源汽车电池的发展趋势，而且适合北方天气，低温环境下电池更加稳定。不过它最大的劣势就是三元锂材料不稳定，容易在200度左右发生分解，并且在高温环境下电解液会迅速燃烧，发生连锁反应，这也是为什么现在有些新能源汽车发生碰撞后容易自然的原因。
但是对于很多消费者来说，现在新能源汽车的续航里程仍然是它们所担心的一个问题，所以不管有没有补贴，消费者都是希望电动汽车的续航里程能够更长，反之，汽车厂商不管有没有补贴肯定也希望自己的电动汽车续航里程能够越大越好，毕竟这样消费者才会买单，所以这时候三元锂电池的优势就很重要了，这也是为什么很多厂商愿意选择三元锂电池的原因。
磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池的最大优势就是安全稳定性。它是目前最安全的锂离子电池正极材料，而且循环使用寿命可达2000次以上，比三元锂电池寿命更长。但是它的劣势就是能量密度低，而且耐低温性能较差，在低温环境下工作不仅寿命低，放电效率也低。此外体积大，较重，会占用车内大量空间。所以这种安全性较高但是能量密度较低的电池一般应用于公共交通方面。不过对于家用车来说现在一般较少采用。
锰酸锂电池
锰酸锂电池是前两年比较主流的动力电池，但是随着对续航里程的追求，现在也渐渐被三元锂电池所超越。锰酸锂电池在这三种电池中价格最便宜，工作电压高，倍率性能好，低温工作性能好，缺点是能量密度较低，使用寿命一般，尤其是高温循环性能差，而安全稳定性则是三者中的中等水平。
就目前新能源市场上主要使用的三种电池比较来看，就凭续航里程这一点，三元锂电池就牢牢占据榜首。而且就算是在现阶段补贴下降的情况下，三元锂电池在能量密度上也占据很大优势。不过从安全性上来看，磷酸铁锂电池在今后还是有很大发展空间的，不过前提还是在解决了里程问题之后，毕竟目前消费者对于电动汽车的续航里程追求更大，所以磷酸铁锂电池想借补贴退坡逆袭可能性较小。
