鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年10月14日
簡述鋰離子電池快速充電
在快充這個語境里,相關方按照物理主體分,包括電池、充電機、配電設施。
我們討論快充,直接的想到電池會不會有問題。
實際上,在電池有問題之前,首先是充電機,配電線路的問題。
我們提到特斯拉的充電樁,其名曰超級充電樁,它的功率是120kW。
按照特斯拉ModelS85D的參數,96s75p,232.5Ah,最高403V計算,其1.6C對應最大需求功率為149.9kW。
從這里就可以看到,關于長續航純電動汽車型,1.6C或者說30分鐘充滿80%已經對充電樁構成考驗。
在國家標準中,不允許在原來的居民用電網絡中直接直接設置充電站。1臺快充樁的用電功率就已經超出幾十戶居民的用電量。
因此,充電站都要單獨設置10kV變壓器,而一個區域的配電網絡并非都有余量新增更多的10kV變電站。
然后說道電池。電池是否能夠承載1.6C或者3.2C的充電要求,可以從宏觀和微觀兩個角度來看待。
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宏觀上的快速充電理論
之所以這節的題目叫做宏觀上的快速充電理論,是因為直接決定電池快速充電能力的是鋰離子電池內部正負極材料性質、微觀結構,電解液成分、添加劑,隔膜性質等等,這些微觀層面的內容,我們暫時放在一邊,站在電池外邊,看鋰離子電池快速充電的方法。
1鋰離子電池存在最優充電電流
1972年美國科學家J.A.Mas提出蓄電池在充電過程中存在最佳充電曲線和他的馬斯三定律,要注意的是,這個理論是針對鉛酸蓄電池提出的,其界定最大可接受充電電流的邊界條件是少量副反應氣體的出現,顯然這個條件與具體的反應類型有關。
但系統存在最優解的思想,卻是放之四海而皆準的。
具體到鋰離子電池,界定其最大可接受電流的邊界條件可以重新含義。
基于一些研究文獻的結論,其最優值仍然是類似馬斯定律的曲線趨勢。
值得注意的是,鋰離子電池的最大可接受充電電流的邊界條件,除了要考慮鋰離子電池單體的因素,還要考慮系統級別的因素,比如散熱能力不同,系統的最大可接受充電電流是不同的。
然后我們暫且以這樣的基礎繼續向下討論。
馬斯定理的公式描述:
I=I0*e^αt
式中;I0為電池初始充電電流;α為充電接受率;t為充電時間。I0和α的值與電池類型、結構和新舊程度有關。
現階段對電池充電方法的研究重要是基于最佳充電曲線來開展的。
假如充電電流超過這條最佳充電曲線,不但不能提高充電速率,而且會新增電池的析氣量;
假如小于此最佳充電曲線,雖然不會對電池造成傷害,但是會延長充電時間,降低充電效率。










