锂电池真的能在10分钟内充电吗?
来源：宝鄂实业
2020-02-08 14:42
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锂电池真的能在10分钟内充电吗?是否存在隐患?
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锂电池真的能在10分钟内充电吗?
“锂电池”是一种以锂金属或锂合金为正极材料，采用非水电解质溶液制成的电池。1912年，吉尔伯特·n·刘易斯首次提出并研究了锂金属电池。虽然自1970年诞生的时间不长,但是,以其高工作电压(镍镉电池是镍氢电池的3倍),大于能源(165 wh /公斤,镍氢电池的3倍),循环寿命长,无污染等锂电池或迅速占领了绝大多数的新能源汽车电池市场,成为新能源汽车的核心组件。
随着锂电池在新能源汽车领域的广泛应用，充电问题已成为一个不可回避的问题。目前，快速充电和慢速充电是新能源汽车电池续航的主要方式，受技术限制，目前市场仍以慢速充电为主。但是，与长时间的慢速充电相比，人们更倾向于缩短充电时间，即快速充电，以提高电池的快速充电性能，这被认为是缓解消费者里程焦虑的可行途径。
锂电池的充电方式有很多种，针对快速充电的要求，主要有脉冲充电方式、间歇充电方式等。不同类型的电池可能不能以完全相同的方式充电。在方法部分中不做任何具体的区分。
首先,脉冲充电
这是文献中提出的一种脉冲充电方法，脉冲阶段设置在充电达到4.2v上限电压后，继续高于4.2v。无论具体参数设置的合理性如何，不同类型的细胞之间都存在差异。让我们看看脉冲驱动过程。
下面是脉冲充电曲线，主要包括三个阶段:预充电、恒流充电和脉冲充电。在恒流充电过程中，电池以恒流充电，一部分能量转移到电池内部。当电池电压升至上限电压(4.2v)时，进入脉冲充电模式:以1c脉冲电流间歇充电。在恒定的充电时间Tc内，当充电停止时，电池电压会不断升高，逐渐降低。当电池电压下降到上限电压(4.2v)时，用相同的电流值给电池充电，开始下一个充电周期，直到电池充满为止。
在脉冲充电过程中，电池电压下降速率会逐渐降低，关机时间T0会变长。当恒流充电占空比低至5% ~ 10%时，认为电池已充满，停止充电。与传统的充电方式相比，脉冲充电可以使用大电流进行充电，电池的浓差极化和欧姆极化将在非充电期间消除，从而使下一轮充电更加顺利。充电速度快，温度变化小，对电池寿命的影响小，因此被广泛使用。但缺点是显而易见的:它需要一个有限流量的电源，这增加了脉冲充电的成本。
二、间歇式充电方式
锂电池间歇充电方法包括变电流间歇充电方法和变电压间歇充电方法。
1)变流间歇充电方式
厦门大学陈天一教授提出了变流间歇充电方法。如下图所示，在变流间歇充电方法的第一阶段，使用大电流值对电池进行充电。当电池电压达到截止电压V0时，电池电压停止充电，电池电压急剧下降。停止充电一段时间后，用减少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，电池将停止充电。充电电流将减少重复次数(一般约3 ~ 4次)。然后进入恒压充电阶段，对电池进行恒压充电，直到充电电流降至下限，充电结束。
在变流间歇充电法的主充电阶段，在充电电压有限的情况下，采用逐渐减小电流的间歇方式来增加充电电流，从而加快了充电过程，缩短了充电时间。但是这种充电方式的电路比较复杂，成本也比较高，一般只有在大功率的情况下才会考虑快速充电的使用。
2)可变电压间歇充电
在变电流间歇充电方法的基础上，有人对变电压间歇充电方法进行了研究。两者的区别在于第一阶段的充电过程，用间歇恒压代替间歇恒流。对比图(a)和图(b)可以看出，恒压间歇充电更符合最优充电的充电曲线。在每个恒压充电阶段，由于电压是恒定的，充电电流自然呈指数递减，这与电池电流可接受率随着充电的进行而逐渐减小的特点是一致的。
是否存在隐患?
快速充电对锂电池的寿命和安全也构成了极大的威胁。由于汽车动力电池的工作电压为12V或24V，而单个动力锂离子电池的工作电压为3.7v，所以必须通过多个电池串联来提高电压。但是，电池很难达到完全均匀的充放电，所以在一系列电池中，单个电池的充放电会不平衡，电池会被过充过放。但这种情况会导致电池性能迅速恶化，最终导致整个电池组无法正常工作甚至报废，从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。但人们相信，随着国家、社会和企业将快速充电技术融入到国家或企业发展中，五分钟内行驶500公里的想法将最终成为现实。
