動力電池快速充電
現(xiàn)在制約電動車應用范圍的原因有以下幾點:
更高的能量密度,更長的循環(huán)壽命,更快的充電速度,當然還有更便宜的價格。
這些問題都是需要努力解決的,這里主要說更快的充電速度。在實際使用的時候,怎么能夠在最短的時間內(nèi),把電池的電量恢復到70%容量。在15分鐘能夠盡量快的充電,而不損害電池壽命,是大家都在考慮的事情。
要想獲得更快的充電速度,要從電池本身和充電方式來解決。
電池本身:
1、 可以盡可能的增大電化學反應的面積,除了增加電極面積外,把平面變成立體是一個更加可行的辦法,比如韓國正在研究用石墨晶格填充電極材料,從而得到100倍以上的反應面積。當然可以更快速的充電,并且增大單位體積的容量。但是制造成本卻比較高,這就要尋找一個平衡。
2、 更短的反應距離和濃差現(xiàn)象更小,更快消失濃差極化現(xiàn)象的電解質(zhì)也是快速充電的必不可少的一環(huán)。引起充電過程中,電池允許充電電流變小影響最大的是電解質(zhì)的極化現(xiàn)象。
3、 散熱等安全因素。充電電流增加一倍,充電內(nèi)阻也變大一些,單位時間發(fā)熱量會增加5倍以上。會導致電池溫度急劇上升。很多電池爆炸是因為散熱不好,導致溫升太高引起的??焖俪潆姷臉O大制約在這里,關(guān)鍵是降低電池阻抗。
充電電流的影響因素:
阻礙電池充電電流變大的原因有析氣、極化和溫升。
1、電池通常有一個可接受的充電電流值,在充電過程中接近接受電流值,可以縮短充電時間。
2、充電時的極化電壓會引起電池兩端的電壓升高,引起充電電流減少。極化現(xiàn)象從時間來看,歐姆極化,電化學極化和濃差極化是引起電池內(nèi)阻變大和電壓升高的原因。也是大大減少電池充電允許電流的原因。
充電電流的選擇:
1、 電流不易過大。電流過大不僅對保護板等元器件的要求征稿,更重要的是對電池本身的溫升,壽命影響較大。還有一個成本考慮,充電器的成本,保護板的成本以及周邊成本。
2、 去極化。電池連續(xù)充電引起的電化學極化和濃差極化是電池溫升過高,允許充電電流急劇降低的原因。去除相應極化,可以降低溫升,加大允許充電電流。那么處于恒流階段的時間更長,快速充電效果越好。
充電過程一般分為三個階段:≤70%SOC;70%~85%SOC;≥85%。
快速充電一般集中在第一階段。
快速充電方式選擇:
多階段恒流恒壓充電:此充電方式對充電器的要求較高,并且要實時監(jiān)控電池狀態(tài)。
快速大電流充電:可以快速充電到70%,但是對電池電芯的一致性要求很高,充電過程中會產(chǎn)生大量的熱,充電時間不能太長。
脈沖式充電:比如用100秒的大電流脈沖充電,然后才有500毫秒的脈沖放電消除極化。有效控制充電時的極化和發(fā)熱問題,可以更大電流(電池允許充電電流),更長的恒流充電時間,更短時間的快速充電。
鋰離子電池盒鐵鋰電池的特性決定,不允許有過高的過沖電壓,特別是電動汽車等多階串聯(lián)的時候,電芯的一致性會更快的導致電池脫離快速充電的階段而進入限流的階段。怎么提高電芯的一致性,和充電器的及時調(diào)整電流,和充電器充電電流的數(shù)學模型是需要行業(yè)人士考慮的。
費思提供的動力電池測試方案,不僅幫您測試電池本身的各種特性參數(shù),還可以幫您尋找被測電池的的最佳、最快的快速充電方法,并且根據(jù)測試數(shù)據(jù),建立更好的充電數(shù)學模型??焖俪潆姴皇菈粝?。
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