什么是脉冲充电,对电池性能有什么影响？

点击数：更新时间：2024-03-04 12:49:09

什么是脉冲充电,对电池性能有什么影响？

锂电池的充电时间和寿命一直是电动汽车应用的瓶颈，传统的快充技术可能会缩短锂离子电池的循环寿命，极化电压是充电电流在电池内部电化学反应效果的外在表现。充电过程中极化电压过大会缩短锂电池的寿命，脉冲充电来减轻极化电压堆积的最优充电策略。何为锂电池脉冲充电？脉冲充电对锂电池有什么影响？

据不完全统计脉冲充电分为：负脉冲、正脉冲、正负脉冲。脉冲充电可以采用幅值和占空比可调的脉冲电流进行充电。正脉冲充电如下图所示，充一段、搁置一段，如此循环下去。在充电过程加入搁置可以对欧姆极化和电化学极化进行一定程度的消除，但是对浓差极化消除作用有限。

为了解决这个问题，可以采用正负脉冲方式，在正脉冲充电后加入放电脉冲，利用放电脉冲和搁置来增强去极化作用。

脉冲充电主要包括三个阶段：预充、恒流充电和脉冲充电。与常规充电方法相比，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，使下一轮的充电更加顺利地进行，充电速度快、温度的变化小、对电池寿命影响小，因而目前被广泛使用。但其缺点很明显：需要一个有限流功能的电源，这增加了脉冲充电方式的成本。

锂电池在大电流脉冲工作模式下，更容易使得电解液中的锂盐LiPF6分解为LiF，LiF的存在使得电池的离子扩散阻抗和电荷交换阻抗迅速增大，使得电池在大电流充电时，电池的极化电压迅速升高，超出了锂电池的限制电压，使得电池无法完成充电。

由于镍镉电池在常规充电时容易极化，常规恒压或恒流充电均会使电解液持续产生氢氧气体，其氧气在内部高压作用下，渗透至负极与镉板作用生成CdO，造成极板有效容量下降。脉冲充电一般采用充与放的方法，即充5秒钟，就放1秒钟。

这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液。不仅限制了内部电解液的气化量，而且对那些已经严重极化的旧电池，在使用本充电方法充放电5-10次后，会逐渐恢复或接近原有容量。充放电脉冲宽度的选择应能保证极板恢复原来的晶体结构，从而消除记忆效应。采用放电去极化措施后，可以提高充电效率并且允许大电流快速充电。

智能充电器能够针对每一种电池的特性给出不同的充电模式以及相应的算法，以达到很好的充电效果，可充电电池具有较高的性能价格比、放电电流大、寿命长等特点，广泛应用于各种通信设备、仪器仪表、电气测量装置中。但是不同类型的电池如镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池具有不同的充电特性和过程。

脉冲是电流的一种类型，它不同于单纯的直流电，充电电流是脉动电流；优良的智能充电器先用恒流对电池充电，临近充电结束时改用恒压对电池充电。电池充满后充电自动结束。这样的充电方式，可以充得更饱满而且对电池延寿有利。

脉冲充电时充电电流用的是脉动电流。脉冲充电同样可以做成智能型的。智能充电，不仅可以控制充电电流，优良的智能充电器还具有温度监控，所以找不到智能型的脉冲充电器，可以直接选用智能充电器。

脉冲快充主要解决的是如何快速的减小极化作用，使得充电效率得到提高，从而达到以较快速度达到充满电的目的，脉冲充电方法可以在不牺牲锂电池寿命的情况下提高充电速度。为了能够更好的确定脉冲的幅值和宽度，提高速度和效率，对于锂电池本身的极化特性需要有较好的掌握，这样才能设计出合适的充电策略。

脉冲充电一般采用充与放的方法，即充5秒钟，就放1秒钟，这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液。不仅限制了内部电解液的气化量，而且对那些已经严重极化的旧电池，在使用本充电方法充放电5-10次后，会逐渐恢复或接近原有容量。

常规充电方式分为定流充电法、定压充电法和浮充充电法。

由于充电的时间太长, 给使用带来不便, 成为制约电动车和其它用电设备发展的瓶颈。

实践证明, 单纯加大充电电流来缩短充电时间是不可行的, 因为这样充电, 不仅蓄电池达不到额定容量, 反而会使蓄电池温升加快, 产生大量气泡, 造成活性物质脱落而影响其循环寿命。

脉冲去极化快速充电法将充电电流分成 3 个等级, 开始充电电流值较大( 约 1 C) , 随着蓄电池容量的增加, 端电压升高, 当蓄电池中单格电压达到 2.35 V 即停止第一级充电。进入二、三级别的充电过程中, 在保持充电电流脉冲周期不变的前提下, 使充电电流的脉冲幅度随蓄电池端电压的升高而分级减小, 采用这种方法可以有效地消除充电后期造成的振荡现象及过充问题。