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火狐直播:锂离子电池充电讲得最理解的一篇技能文章!
来源:火狐app下载 作者:火狐体育在线 更新于:2024-05-19 10:55:46 阅读: 80

  二次锂电池具有单体输出电压高、循环寿数长、比能量大、体积小、自放电低、无回忆效应、无污染和作业温度规模宽等长处,被广泛地使用到各个领域,如电子外表、数码和家电产品、电动车等。

  关于锂电池来说,充电办法对其功用影响很大,合理的充电办法可延长锂电池的寿数、进步充电功率。本文剖析了锂电池的各种充电办法,并在充电速度、运用寿数和完本钱钱上对各自的优缺陷进行了比较,供我们参阅沟通。

  1972年美国科学家J.A.Mas提出蓄电池在充电进程中存在最佳充电曲线 e -αt,式中;I0 为电池初始充电电流;α为充电承受率;t为充电时刻。I0 和α的值与电池类型、结构和新旧程度有关。

  恒压充电就是在整个充电进程中,充电电压坚持稳定,充电电流的巨细跟着电池状况的改变主动调整。跟着充电的进行,充电电流逐步减小。与恒流充电比较,其充电进程愈加挨近最佳充电曲线,操控简略、本钱低。缺陷是充电时刻较长,并且在充电初期电池充电电流过大,直接影响锂电池的寿数和运用质量。所以恒压充电办法很少独自运用,只要在充电电源电压低而电流大时选用。

  如图2为恒流恒压充电曲线。在开端充电之前,首要检测电池电压,若电池电压低于门限电压(2.5V左右),则以C/10的小电流对电池进行涓充充电,使电池电压缓慢上升;当电池电压到达门限电压时,进入恒流充电,在此阶段以较大的电流(0.5C~1C)强度对电池进行快速充电,电池电压上升较快,电池容量将到达其额定值的85%左右;在电池电压上升到上限电压(4.2V)后,电路切换到恒压充电形式,电池电压根本维持在4.2V,充电电流逐步减小,充电速度变慢,这一阶段首要是确保电池充溢,当充电电流降到0.1C或 0.05C时,即断定电池充溢。

  恒流恒压充电避免了恒压充电开端时充电电流过大的问题,又克服了恒流充电后期简略呈现过充的现象,结构简略,本钱较低,现在在锂电池的充电办法被广泛运用。但它不能消除电池充电时的极化现象,影响充电作用。

  如图3所示,为脉冲充电曲线,首要包含三个阶段:预充、恒流充电和脉冲充电。

  在恒流充电进程中以稳定电流对电池进行充电,大部分能量被转移到电池内部。当电池电压上升到上限电压(4.2V)时,进入脉冲充电形式:用1C的脉冲电流间歇地对电池充电。在稳定的充电时刻Tc内电池电压会不断升高,充电中止时电压会逐步下降。当电池电压下降到上限电压(4.2V)后,以相同的电流值对电池充电,开端下一个充电周期,如此循环充电直到电池充溢。

  在脉冲充电进程中,电池电压下降速度会逐步减慢,停充时刻T 0会变长,当恒流充电占空比低至5%~10%时,以为电池现已充溢,中止充电。与惯例充电办法比较,脉冲充电能以较大的电流充电,在停充期电池的浓差极化和欧姆极化会被消除,使下一轮的充电愈加顺畅地进行,充电速度快、温度的改变小、对电池寿数影响小,因而现在被广泛运用。但其缺陷很明显:需求一个有限流功用的电源,这增加了脉冲充电办法的本钱。

  C.K.Leong等研讨的脉冲充电,每个充电周期持续大约1s,首要对电池进行正向充电,然后停充和反向放电各20~30ms。正向脉冲电流给电池充电,而负向脉冲电流削减气体从电极中分出,可对电池选用较大电流完成快速充电。

  变电流间歇充电法是由厦门大学陈体衔教授提出来的,它的特色是将恒流充电改为限压变电流间歇充电。如图4(a)所示,变电流间歇充电法的第一阶段(也是首要阶段),先选用较大电流值对电池充电,在电池电压到达截止电压V0时中止充电,此刻电池电压急剧下降。

  坚持一段停充时刻后,选用减小的充电电流持续充电。当电池电压再次上升到截止电压V0时中止充电,如此往复数次(一般约为3~4次)充电电流将减小设定的截止电流值。然后进入恒电压充电阶段,以稳定电压对电池充电直到充电电流减小到下限值,充电完毕。变电流间歇充电法的主充阶段在限制充电电压条件下,选用了电流逐步减小的间歇办法加大了充电电流,即加快了充电进程,缩短了充电时刻。可是这种充电形式电路比较复杂、造价高,一般只要在大功率快充时才考虑选用。

  在变电流间歇充电法的基础上,有人又研讨了变电压间歇充电法。两者的差异就在于第一阶段的充电进程,将间歇恒流换成间歇恒压。比较图4(a)和图4(b),可见恒压间歇充电更契合最佳充电的充电曲线。在每个恒压充电阶段,因为电压稳定,充电电流天然依照指数规则下降,契合电池电流可承受率跟着充电的进行逐步下降的特色。

  Reflex快速充电办法,又被称为反射充电办法或“打嗝”充电办法。该办法的每个作业周期包含正向充电、反向瞬间放电和停充3个阶段。它在很大的程度上处理了电池极化现象,加快了充电速度。可是反向放电会缩短锂电池寿数。

  Sheng-Yuan Ou和Jen-Hung Tian对Reflex快速充电办法进行了研讨,充电曲线所示,在每个充电周期中,先选用2C的电流充电时刻为10s的Tc,然后停充时刻为0.5s的Tr1,反向放电时刻为1s的Td,停充时刻为0.5s的Tr2,每个充电循环时刻为12s。跟着充电的进行,充电电流会逐步变小。试验证明,这种充电办法可以使单体锂电池的充电时刻提升到40min,电池温度只是升高1.1℃,充电功率到达87.51%。

  智能充电是现在较先进的充电办法,如图6(a)所示,其首要原理是使用du/dt和di/dt操控技能,经过检查电池电压和电流的增量来判别电池充电状况,动态盯梢电池可承受的充电电流,使充电电流自始自终在电池可承受的最大充电曲线邻近。这样电池能在很少析气的状况下快速将电充溢。

  如图6(b)所示,将神经网络与含糊操控相结合,研讨出了含糊神经网络操控器、神经网络模型,规划了智能充电操控系统。它既具有含糊操控器的长于表达人类的经历常识、推理能力强等特色,又具有神经网络操控器的直接从操控数据中学习常识、学习能力强等特色。试验验证,智能充电法在充电进程中电压改变平稳,充电时刻短,因而它作为含糊自适应操控计划中的一种,未来将遭到愈来愈多的注重。三、完毕语

  本文剖析了锂电池的各种充电办法,依据J.A.Mas的理论,其存在一个最佳充电曲线,无限挨近这条曲线时,充电速度最快、功率最高,超越这条曲线,电池将会遭到危害。相关于恒流和恒压充电,智能充电和脉冲充电更好地运用J.A.Mas理论,调集了各种办法的长处,使用较为广泛。在充电进程中电池极化问题一向影响着充电作用,假如将来能消除电池极化,电池充电速度将会上一个新的台阶。回来搜狐,检查更多

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