这一节的标题叫做“宏观快充理论”,因为直接决定电池快充能力的是电池内部的正负数据性质、微观结构、电解液成分、添加剂、隔膜性质等。这些微观层面的内容,让我们暂时放在一边,站在电池外面看看如何快速给锂电池充电。
1锂电池具有最佳充电电流。
1972年,美国科学家马斯提出了电池充电过程中存在一个最优充电曲线和他的马斯三定律。需要注意的是,该理论是针对铅酸电池提出的,定义最大可接受充电电流的间隙条件是产生少量副反应气体,这显然与详细的反应类型有关。
然而,系统中存在最优解的思想是普遍适用的。
对于锂电池的细节,定义其最大容许电流的间隙条件可以重新定义。
根据一些研究文献的结论,其最优值仍然是一个类似于马斯规则的曲线趋势。
值得注意的是,锂电池最大可承受充电电流的间隙条件不仅需要考虑锂电池单体的要素,还需要考虑系统层面的要素。例如,系统的最大可承受充电电流因散热能力不同而不同。
那就暂时以这个背景继续往下评论吧。
马斯定理的公式描述;
I=I0*e^t
类型;I0为电池的初始充电电流;为收费接受率;t是充电时间。I和的值与电池类型、结构和新旧程度有关。
目前,对电池充电方法的研究主要基于最优充电曲线。
如下图所示,如果充电电流超过这个最佳充电曲线,不仅不能提高充电速率,还会增加电池的析气能力;
如果小于这个最佳充电曲线,虽然不会损坏电池,但会延长充电时间,降低充电功率。
这一理论的阐述包括三个层次,即马斯三规则:
对于任意给定的放电电流,电池充电时的电流承载比与电池放电容量的平方根成反比;
对于任意给定的放电量,与放电电流ID的对数成正比;
电池在不同放电速率下放电后,其极限允许充电电流It(承载能力)为不同放电速率下允许充电电流之和。
上述定理也是充电容量概念的来源。先了解什么是充电容量。环顾四周,没有看到统一的官方定义。
根据我自己的理解,充电容量是在特定的环境条件下,一定电量的可充电电池所能充电的最大电流。
耐久性意味着不会有不适当的副作用,也不会对电池的寿命和功能产生不利影响。
从而理解这三个规则。规则一:未来电池放电到一定电量时,其充电容量与当前充电容量有关。充电容量越低,其充电容量越高。第二个规律,在充电过程中,出现脉冲放电,有助于提高电池的实时容许电流值;
第三个规律是充电时间前的充放电条件叠加会影响充电容量。
如果说马斯理论也适用于锂电池,那么反向脉冲充电(以下详细称为Reflex快充法)可以从去极化的角度说明有助于抑制温升,马斯理论也作为脉冲法的支撑。
更重要的是,马斯理论的真正应用是智能充电方法,即跟踪电池参数,使充电电流值始终遵循锂电池的马斯曲线,使充电功率在安全间隙内达到最大。