锂离子电池脉冲充电
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用途有限。
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用途。
脉冲充电重要包括三个阶段: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:要一个有限流功能的电源,这新增了脉冲充电方式的成本。
脉冲充电对锂离子电池的影响
锂离子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,超出了锂离子电池的限制电压,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出现氢氧气体,其氧气在内部高压用途下,渗透至负极与镉板用途生成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。
这样充电过程出现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。