科技 / 資訊 · 10 月. 18, 2023/星期三

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鋰電池充電過程

鋰電池正確充電方法及充電過程詳解

手機、筆記本電腦這種鋰電池作為二次電池,可以多次充電,使用方便。但對於鋰電池充電方法,卻存在著多種說法甚至是誤區。

那麽,對於新的鋰電池,如何正確充電呢?希希給大家整理了常用的手機鋰電池充電方法,當然,知其然還要知其所以然,鋰電池的正確使用離不開對鋰電池充放電過程的了解。

一、鋰電池正確充電方法

1.鋰電池無論用不用,”保質期”為3年,大約400-500次後衰減很快。就看你先用到3年還是先充到次數。2.鋰電池除了怕低電量,還怕的一點就是過熱,尤其是充電的時候。如果你的手機套散熱很差,充電時發熱,最好在充電時把套拿下。

2.淺充淺放最理想,就是充電和放電不百分百的達到電池的最大容量,即充電不充滿,放電不放完。電量在10%-90%的時候進行普通充電,充滿後拔出來即可,在充電的過程中不要長時間的使用手機,可以使它最長壽。

3.不建議邊充邊玩手機,總算要邊充邊玩也應該在半電量(即50%左右)的時候比較安全,如果在滿電量時電池內部的溫度比較高,玩手機時發熱量會變大,電池溫度高了會對壽命產生一定的影響。

二、鋰電池充電過程詳解

鋰離子電池最適合的充電過程可以分為四個階段:涓流充電、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。

階段1涓流充電——涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢覆性充電)。在電池電壓低於3V左右時,先采用最大0.1C的恒定電流對電池進行充電。

階段2恒流充電——當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時,提高充電電流進行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C至 1.0C之間。恒流充電時的電流並不要求十分精確,準恒定電流也可以。

在線性充電器設計中,電流經常隨著電池電壓的上升而上升,以盡量減輕傳輸晶體管上的散熱問題。大於1C的恒流充電並不會縮短整個充電周期時間,因此這種做法不可取。

當以更高電流充電時,由於電極反應的過壓以及電池內部阻抗上的電壓上升,電池電壓會更快速地上升。恒流充電階段會變短,但由於下面恒壓充電階段的時間會相應增加,因此總的充電周期時間並不會縮短。

階段3恒壓充電—— 當電池電壓上升到4.2V時,恒流充電結束,開始恒壓充電階段。為使性能達到最佳,穩壓容差應當優於+1%。

階段4充電終止——與鎳電池不同,並不建議對鋰離子電池連續涓流充電。連續涓流充電會導致金屬鋰出現極板電鍍效應。這會使電池不穩定,並且有可能導致突然的自動快速解體。

有兩種典型的充電終止方法:采用最小充電電流判斷或采用定時器(或者兩者的結合)。最小電流法監視恒壓充電階段的充電電流,並在充電電流減小到0.02C至0.07C範圍時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時,持續充電兩個小時後終止充電過程。

上述四階段的充電法完成對完全放電電池的充電約需要2.5至3小時。高級充電器還采用了更多安全措施。例如,若電池溫度超出指定窗口(通常為0℃至45℃),那麽充電會暫停。

從鋰電池充電曲線圖上也可以看出,針對各階段的特點,我們不僅能做到正確使用鋰電池,同時更好的保護鋰電池,避免可能造成鋰電池損壞的不當操作。

三、快充為便捷,慢充保壽命。

Apple 鋰離子電池采用快充方式,迅速達到 80% 的電量,然後轉換至較慢的涓流充電。根據設置和充電設備的不同,充滿最初 80% 電量所用的時間將有所差異。

當電池超出建議的溫度時,軟件可能會在電量達到 80% 之後限制充電。這種組合流程不僅能讓你更快地帶上設備出門,同時還能延長電池的壽命。

四、讓充電更輕松。

你可隨時隨需為 Apple 鋰離子電池充電。在充電之前,無需先 100% 放電。Apple 鋰離子電池以充電周期方式工作。如果使用 (放電) 的電量達到電池容量的 100%,你就完成了一個充電周期,但不一定通過一次充電來完成。

比如,你可能一天使用了 75% 的電量,然後在夜間將設備充滿電。如果你次日使用了 25% 的電量,那麽總放電量將達到 100%,從而兩天累計完成了一個充電周期。

也可能需要幾天時間才能完成一個充電周期。經過一定數量的充電,任何類型的電池容量都會減少。鋰離子電池的容量,會隨著每個充電周期的完成,而略微減少。

Apple 鋰離子電池在完成許多個充電周期之後,至少能夠保持原始電池容量的 80%,具體情況依產品而異。

編輯於 2020-04-18 11:54
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储能电池的不一致性问题及解决方案 

电池系统是整个储能系统的核心,由成百上千个单体电池串并联组成。电池的不一致性主要是指电池容量、内阻、温度等参数的不一致。具有不一致性的电池串并联在一起使用,会出现如下问题:

1)可用容量损失

储能系统中,单体电池串并联构成电池箱,电池箱串并联构成电池簇,多个电池簇直接并联接入同一直流母排。电池不一致性导致可用容量损失的原因包括串联不一致和并联不一致。

·电池串联不一致性损失

根据木桶原理,电池系统的串联容量取决于容量最小的单体电池。由于单体电池本身差异、温度差异等不一致性会造成每个单体电池的可用容量不同,容量小的单体电池充电时先充满、放电时先放空,制约电池系统的其他单体电池的充放电能力,造成电池系统可用容量下降。不实施有效的均衡管理,随着运行时间的增长,加剧单体电池容量的衰减与分化,使电池系统可用容量进一步加速下降。

·电池簇并联不一致性损失

电池簇直接并联会在充放电结束后出现环流现象,各电池簇电压被强制平衡,当内阻较小的电池簇电量充满或放光后,其他电池簇必须停止充放,造成电池簇间充不满、放不尽,造成电池容量损失和温度升高,加速电池衰减,降低电池系统可用容量。

此外,由于电池内阻较小,因不一致性造成的各簇电压差异即使仅有几伏,簇间不均流就会很大,如下表中某电站实测数据所示,充电电流差异达到75A(与理论平均值相比偏差达42%),偏差电流会导致部分电池簇出现过充过放现象;极大影响充放电效率、电池寿命以及甚至导致严重安全事故。

2)温度不一致导致的单体电池加速分化、寿命缩短

温度是影响储能寿命的最关键因素,当储能系统内部温度提升15℃时,系统寿命会缩短一半以上。锂电池在充放电过程中会产生大量热量,单体电池的温度差异过大会造成内阻、容量等不一致进一步增大,导致单体电池加速分化,缩短电池系统的循环寿命,甚至造成安全隐患。

如何应对储能电池不一致性?

电池不一致性是当前储能系统很多问题的根源,虽然由于电池的化学特征以及应用环境的影响,电池的不一致性很难根除,但是可以将数字技术、电力电子技术与储能技术融合,用电力电子技术的可控性将锂电池不一致性的影响降至最低,可大幅提升储能系统可用容量,以及提高系统安全性。

1)科列主动均衡技术实时监测每个单体电池的电压和温度等信息,最大消除电池串联的不一致性问题,使储能系统在全生命周期可用容量提升20%以上。

2)科列储能系统的电气设计中,对每簇电池单独进行充放电管理,电池簇不并联,避免了直流并联造成的环流问题,有效提升系统可用容量。

3)精准温控,延长储能系统寿命

对每个单体电池进行温度采集,实时监控。通过三层级CFD热仿真和大量的实验数据,最优化电池系统的热设计,使电池系统单体电池的最大温差<5℃,解决温度不一致引起的单体电池分化问题。

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2021-10-29 10:24
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