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鋰離子電池發展中的快速充電

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年09月09日  

急速(Fast)和快速(quick)這樣的詞匯帶有非常主觀的意思。比如,有一次我去看醫生比往常到得要早些,接待員說我來得早,可以很快看完病離開。真好,我預計能夠及時回去工作,還能趕上一場我原本以為已經趕不上的會。在看完一本《人車志》和一本兩年前的《國家地理》雜質后,我才被叫到就診室。


在看醫生之前,我甚至還有時間看完了兩本去年的《公路與賽道》(Road&Track)雜志。這么長時間足夠開完會了……。當我向接待員提出這次看病似乎比我預計的時間要長時,她說這已經是夠快的了。好吧,可能我的預估是急速,而最終結果是快速。我認為這其實就是慢速。


在鎳鎘電池為大多數便攜式電子產品的充電電池的時代,我們對不同的充電速度有著不同的術語,對其做了清晰的定義。在“標準充電速度C/10下,電池從沒電到滿格需要大約12小時。該速率下電池不需要充電終止功能。然后是“快速充電C/3,從沒電到滿格將近4小時,其需要充電終止。最后是“急速充電C/2至C,C速率下電池充滿只需1小時多一點的時間。該充電速率需要終止功能,而且通常在進入維持充電模式之前需要加足充電。


隨著鋰離子電池成為便攜式充電電源的首選,快速充電現已成為創新的好領域。設備向智能手機和平板電腦的轉變平添了更多挑戰。一個比較極端的實例是我正在考慮的三星最新平板電腦NotePro12.2。該平板電腦采用9500mHr電池,配套提供2A充電器。這就意味著如果用戶不插電源使用一整天,肯定會充電一整夜。目前從評論來看,我應該使電池工作10小時以上,才算滿意。


回到這類設備的快速充電問題上來,需要設定消費者預期。“快速或“急速這樣的術語可以用來設定預期。圖1是在不同最大充電電流下從不同電量狀態(SOC)到充滿電所需的時間。從圖中可以看出,當從75%的SOC開始充電時,使用2A或3A容量的適配器其實無所謂。充滿電需要1.2小時多一點的時間。這是因為在恒定電壓模式下充電。因此,如果消費者期望使用急速或快速充電器更快將電池充滿電,他們就會感到很失望。


然而,如果從空電量開始充電,那么2A與3A充電速率之間有大約20分鐘的差別。這完全在于預期的設定。在一篇Botsford和Szczepanek撰寫的論文中,他們提供了慢速、快速、較快速(rapid)和急速充電的參數。盡管這篇論文是關于電動汽車的,但指出了對這些術語一致的定義。在這篇文章中,快速慢于較快速,而較快速則慢于急速。這與其它的電池充電術語是一致的。


圖1.從不同電量狀態到充滿電所需的時間與最大充電電流的對比


該論文例舉了加州空氣資源局(ARB)的指令。指令要求急速充電器在充電十分鐘后能帶來100英里的行駛里程。當然,這意味著汽車要有能夠行駛100英里以上里程的電池。


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