先快後慢,效率更高│電池快充的原理是什麼?

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先快後慢,效率更高│電池快充的原理是什麼?

快充就是大電流充電,可以加快充電時間:

知乎網友觀點:鋰電池不能沖的很滿,因為沖的滿會導致陰極陽極見的隔離層被形成的dendrite穿透,這樣子電池就廢了。真正在使用中對電池影響壽命的是散熱管理和單個電池的充放電管理,也就是均衡管理。過快速的充電會散發大量的熱,肯定會減少電池使用壽命,但是在平時使用中不科學的管理模式對電池的損傷其實更大。

下面就梳理下這個鋰電池充電過程

下圖中橫坐標為時間,縱坐標為鋰電池電壓。由於鋰電池的特殊性,過壓或者欠壓都會導致電池報廢,所以現在的鋰電池充放電保護電路原理就是測量鋰電池電壓,再根據電壓判斷鋰電池是否處於正常狀態(非過壓、非欠壓)。

先快後慢,效率更高│電池快充的原理是什麼?

鋰電池的充電電流如上圖粉紅色線所示。鋰電池的充電分為三個階段,分別是恒流預充電、大電流恒流充電與恒壓充電。

當電壓低於3.0V時,充電器會採用100mA電流對鋰電池進行預充電,就是上圖C C Pre-charge階段,中文名字叫恒流預沖電階段,目的是慢慢恢復過放電的鋰電池,是一種保護措施來的。合格的充電器都會有這個充電階段。

然後與問題有關的就來了。當鋰電池電壓高於3.0V時,就進入到第二階段,大電流恒流充電階段(C C Fast charge)。由於鋰電池經過第一階段的預充,其狀態已經比較穩定了(預充階段的作用可以這樣理解~但並不嚴謹)。所以在第二階段,充電電流就可以適當提高,根據不同的電池來說,這個電流的大小可以從0.1C到幾C不等,其中C是指電池容量,如2600mAh的鋰電池,0.1C就是指260mA大小的電流。

在這一個充電階段中,國家建議的標準充電是用0.1C電流進行充電的,這個就是標準充電。不過標準充電這個標準由於提出的時間很早,十幾年前的就提出來。那時候因為鋰電池技術遠遠不如現在穩定(不允許大電流充電),所以才會有這樣一個標準~~~採用標準充電的唯一好處就是充電過程穩定,發生爆炸之類的幾率非常小;缺點就是費時間!!!

而快速充電,就是指在這個階段用大於0.1C的電流進行充電。如果鋰電池容量為2600mAh,那麼標準充電的電流為260mA,只要充電電流大於260mA,就可以定義為快速充電了。不過就從目前的鋰電池水平與充放電管理晶片的水平來說,用1C的電流充電都沒問題。所以快速充電也沒有想像中的那麼危險。一般快速充電的充電電流為0.2~0.8C,所以快速充電還是安全的。由於近幾年來的提升,現在的充電器基本上都是快充類型的。

而鋰電池充電的最後一個階段為恒壓充電階段,這個階段就是檢測到鋰電池電壓等於4.2V時,充電器則進入恒壓充電模式,這個階段充電電壓恒定為4.2V,充電電流則越來越小(慢慢充滿了,電流肯定變小~)。當充電電流小於100mA時,就判斷電池充滿,切斷充電電路。

這一階段的特性,也可以解釋為什麼手機指示充滿電後,拔出USB線再插進去,手機又顯示繼續充電。

另外,需要說一下的是:以上的充電是針對於單節鋰電池的最理想充電過程,目前的合格鋰電池充放電保護板都是這樣子工作的。

電瓶車的電瓶一般有鉛酸蓄電池和鋰電池兩種。這些電瓶都是由若干的電池成組而成的(鉛酸蓄電池類型的由6個或者8個串並聯組成;鋰電池類型的則由若干個鋰電池串並聯組成)。而涉及到電池組的充電方式,這里又有另外的一個大問題了,就是電池均衡問題。關於電池均衡問題,我在這里不再詳說,百度一下就可以了。我只能說目前的絕大多數電瓶車電池都沒有電池均衡管理,所以這個導致了電池組的壽命遠遠不如單個電池的壽命,這也解釋了為什麼電瓶車的電池不耐用,一年左右就報廢了~~~同時也解釋了當前電動汽車發展的困境就是電池成組技術的限制。

簡單來說結論就是:快速充電是指充電電流大於0.1C的充電方式,這種充電方式對於單個鋰電池來說,對壽命與穩定性等的影響非常小;但是如果對於電瓶車電池組來說的話,快充就是用時間換取電池壽命的一種行為。

最後要說的是:使用標配充電器對電瓶車充電沒問題;但是對於那些打著10分鐘充滿電的充電站來說,就要注意了,使用這些充電站絕對大大影響電池壽命。

另外,對於電池組來說,電池均衡意義更重要。快充對電池組的壽命有影響正是因為電池組均衡問題沒有解決。

——————以上觀點來自知乎網友觀點

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4,電源管理設計方案

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