锂离子电池充电研究

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1、锂离子电池充电研究引言随着全球气候恶化，全人类在讨论如何应对气候变化，节能减排、寻找新能源是减少环境破坏的重要途径。目前全球汽车保冇量已达10亿，汽车尾气是加剧环境恶化的重耍因素，为此，许多金业机构正在研发无污染的电动汽车，而电动汽车动力电池是其中最核心的部分，是重点研究的方向。H前，大多数电动汽车金业和研究机构均采用锂离子电池组作为其动力电池。锂离子电池有很多优点，与传统的锌镉、锌氯电池相比，卽离子电池体积小、匝量轻、工作电压高、容量大，锂离子电池的能量密度很高，它的容量是同重量的傑氢电池的1.5辽倍，而且具冇很低的自放电率，另外，锂离子电池儿乎没有''记忆效应”，不含铅、镉等有毒物质，因此

2、成为电动车用电池的首选。大功率的电动汽车所使用的钾•离子电池组是山多节单体钾•离子电池串联，以获得较高的输出电压，但是，卽离子电池组和单体卽离子电池这二者在使用上是有很大区别的。在电池组中，各单体锂离子电池在生产制造屮必然存在个体差异，在使用屮老化程度也不一样，若不在充电过程中采取措施，这种旁异将被累积甚至扩人，导致整个电池组的性能人打折扣或电池组寿命严重缩短。另外，由于电池组容量较人，采用传统的充电方式效率低，充电时间长，严重阻碍了电动汽车的推广。因此，快速有效安全可靠的充电系统足目前电动汽车行业重点研发的技术。壹、1传统锂离子电池充电方式研究不同的充电方式是影响单体锂离子电池性能和使用寿命

3、的重要因素。合适的充电方式不仅能够最大限度的发挥电池的容最，而且可以延长电池的使用寿命。这种影响主要体现在三个方面：⑴电压的影响。一方面，在充电过程中要严格控制电池电压不能超过充电限制电压，超过充电限制电压称为过充，轻微过充多次会导致电池容量减小，电池发生变形，过充严重时会玄接导致电池发生爆炸。另一方而，在充电结束后，应使电池电压尽量接近满充电压，否则会导致电池容量大大降低。(2)电流的影响。锂离子电池口J接受的充电电流是有限的，若充电电流高于这个上限值，会造成电池中电解液发生析气反应，大最发热，使电池温度急剧上升。(3)温度的影响。锂离子电池温度过高，会导致电池内部发生一系列反应，电池可能爆

4、炸，因此在充电过程中，耍及时监测电池温度情况并对其加以控制。选择合适的充电方法可以提高充电效率，延长使川寿命。锂离子电池的充电方法有很多种，常川的充电方法有恒定电流充电法、恒定电压充电法、恒流/恒压充电法、变流充电法、脉冲充电法、间歇充电法等。1.1恒定电压充电法恒定电压充电法是指在充电过程中以恒定电压对电池进行充电。在这个过程中，充电电流满足公式：1二(U-E)/R(式中：1为充电电流,U为充电电压,E为电池电压,R为充电回路电阻)。在充电初期，由于电池电势较低，因此充电电流较人，随着充电过程的进行，电池电势逐渐升高，充电电流逐渐减小。恒床控制系统结构简单，而且充电电流比较接近可接受充电电流

5、，具冇一定的自适应性,但在充电初期电流比较人，有可能造成电池温度上升过快，对电池带来不利影响。1.2恒定电流充电法恒定电流充电法是指在充电过程中全程以恒定不变屯流进行充屯。锂离子电池的充电可接受电流随看充电时间呈拆数规律下降，而充电电流保持不变。缺点：若充电电流较人，在恒流充电后期可能出现充电电流超过可接受电流而导致电池电解液发生析气反应，但若充电电流太小，就会延长充电时间，降低充电效率。以上两种方法都比较简单，也都冇很多不足Z处。恒压充电初期电流过人而恒流充屯后期电流过大，因此，可采用先恒流后恒床的充电方法以克服这两种方式在这两个阶段的弊端。1.3恒流/恒压充电法这种充电方法将充电过程分为三

6、个阶段。如图1所示。图1锂电磁的恒流/恒压充电曲线⑴预充阶段。接通直流电源后,当检测到电池时，充电芯片启动，进入预充过程,在此期间充电控制器以较小的电流给电池充电，使电池电压、温度恢复到正常状态。(2)恒流充电阶段。在充电初期，充电电路以恒定的电流对锂离子电池充电，一般锂电池大多选用标准充电速率。恒流充电时，电池电压将缓慢上升，一旦电池电压达到所设定的终上电压，恒流充电终止，进入恒压充电过程。(3)恒压充电阶段。在恒床充电过程中，充电电流逐渐衰减，当监测到充电电流降到设置值以下，或满充时间超时转入顶端截止充电，此时充电控制器以极小的充电电流为电池补充能量，一•般悄况下，该过程可以延长电池5%~

7、10%的使丿IJ时间。这种充电方法中，为避免电流过大，电池温度过高，在恒流阶段，通常采用较小的充电电流进行充电，充电效率仍然不高。为捉高充电效率，可采用变流充电法。1.4变流充电法锂离子电池可接受的充电电流随充电时间呈指数规律下降，若充电电流曲线在电池可接受充电电流曲线(图2中曲线1)以上会导致电池电解液发生析气反应，影响电池寿命。图2电池的充电可接受电流曲线（曲线1）和变流充电电流曲线（曲线2）