锂离子动力电池大电流脉冲充电特性研究 study on charging characteristics of li-ion battery using high-current pulse charging method.pdfVIP

第1期 电 源 学 报 No．1 2013年1月 JournalofPower Jan．2013 Supply 锂离子动力电池大电流脉冲充电特性研究 马进红，王正仕，苏秀蓉 (浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027) 摘要：针对大容量锂离子动力电池充电过程要快速高效同时保证电池寿命的要求，提出将大电流脉冲充电作为 锂离子动力电池的快速充电方式。通过对电池大电流脉冲充电过程的大量试验，将其充电效果和恒流充电方式进行 比较．证实了大电流脉冲充电是一种能有效减小极化现象、高效快速的充电方式。同时试验了不同脉冲时间、不同充 电电流对脉冲充电效果的影响．得出最佳脉冲充电参数。 关键词：锂离子电池；脉冲充电；大电流；快速充电 中图分类号：TM464 文献标志码：A 文章编号：2095—2805(2013)01—0030-05 引言 1．1锂离子电池充电特点 锂离子电池相对于目前常用的铅酸蓄电池有 随着电动汽车等大功率蓄电池供电设备的发 诸多优点，但其对充电环境的要求也比较严格。 展．大容量动力电池的需求Et益增加。传统的铅酸 (1)锂离子电池耐过充的能力极其有限[31。如果 蓄电池有寿命短、重量和尺寸大等缺点，与之相比 充电电压超过其充电截止电压，电池电压将持续升 锂离子电池有更高的能量密度、更长的使用寿命、 高．负极将析出固态金属锂，从而导致电池容量不 质量轻、无污染，因此得到了广泛的应用【”。蓄电池 可逆的物理性减小。持续过充甚至可能发生爆炸。 的充电方式与电池的循环寿命、充电效率有着直接 (2)锂离子电池可承受的持续最大充电电流有 的联系。对于大容量蓄电池通常我们希望充电时间 限。蓄电池最大充电电流与时间的关系如图l，由于 蓄电池极化现象的存在，随着充电时间的增加，蓄 尽量短、效率尽量高，同时对电池的损害尽量小。要 减少充电时间．必须提高充电电流，但蓄电池可接 电池可接受的最大充电电流减小。持续大电流充电 受的持续最大充电电流有限，传统充电方式无法大 条件下，正负极离子浓度升高，极化加剧，电池端电 幅提高充电电流。已经证实，脉冲充电能在保证充 压将很快达到充电截止电压导致无法继续充电。同 电效率前提下，提高铅酸蓄电池的充电效率圜，但对 时大电流充电下电池温度会过高，对电池安全性产 于大容量锂离子电池的充电效果缺乏实验依据，特 生影响。 别是大电流(电流1C以上，C为电池额定容量数1．2传统充电方式 值)充电条件下的电池特性。 蓄电池传统的充电方式有很多，常用的方式有 ’本文通过大量实验，对大容量锂离子电池的大 恒压、恒流、两段式恒流恒压、三段式恒流恒压浮充 电流脉冲充电特性进行了研究。 等方式。 l锂离子电池充电方式概述 收稿日期：2012—11一14 作者简介：马进红(1985～)，男，湖北人，硕士研究生，研究方向为动力 电池电源管理。Email：majh@zju．edu．ca。 图1蓄电池最大充电电流与时间关系曲线 通信作者：王正仕(1965-)，男，博士，副教授。Email：wzs@zju．edu．cn。 万方数据