超薄聚合物锂电池为什么要用涓流充电?

Howell  |  点击量:88次  |  2022年12月09日  

      薄聚合物锂电池为什么要用涓流充电?锂电池涓流充电是最后一段充电流程,小电流涓流充电让电子保持流动,充电效率就有所下降,涓流充电一般在充电最后的6%阶段进行,而这6%阶段往往需要几小时的充电时间。小电流涓流充电的主要目的是为了弥补锂电池在充满电后由于自放电造成压降后损失的那一部分容量。



      目前消费市场欧比较青睐快充方式,超薄聚合物锂电池充电前期速度相对较快,但这也导致一个问题:在锂电池快充满的时候,大电流什么时候停止充电变得难以判定,就像往杯子里倒水,空杯子可以大流量倒入,将满时就要减小流量以防水溢出来,涓流充电就是最后那股较小的流量。



      另外锂电池充满后还存在“静态耗电”状态,哪怕没有使用电量也会发生小量损耗。对于这种小量的损耗,涓流充电提供了一种既不浪费又能补充电量的充电方式。如果长期使用涓流充电,那么锂电池充电速率就会非常低,并且时断时续,也会对锂电池能量造成一定的损害。


      单独的锂电池可以进行涓流充电,但是智能产品中是否需要涓流充电呢?这就要看电子设备的充电算法怎么决定的,目前市面的主流手机、平板、笔记本等数码设备都会在充满电后加入涓流充电。也有设备在充满后是彻底关停,待电量消耗至低于某设定值后,再开启充电。至于非智能数码设备,例如单独的锂电池充电器,这种一般采用简单的充电算法,充满就完全停止,不会加入涓流充电。


      从锂电池角度对涓流充电这个问题进行分析。锂电池在0.1C,2.7-4.3V,25℃下充放电,没有恒压过程。可以发现的是在充电过程中,当电压充至4.3V后,对电池进行静置,两分钟后电压下降到4.24V,也就是说此时电池其实是并没有充满的,电压并没有达到预先设置的4.3V。在0.5C(相较0.1C,可以理解为快充了)充放电时,这种电压降更加严重。造成这种现象的原因主要是极化。常见的锂电池是由正极,电解液,隔膜,负极,集流体,外壳,外部线路组成。在充放电过程中涉及电子传导与锂离子传导。电子传导过程为活性中(间)传导,集流体,外部线路中传导。而离子传输过程为活性物质中(正负两极与电解液间中)传导,在整个过程中锂离子传导相较电子传导更慢,因为锂离子有质量,而电子的质量可以忽略不计。一是因为材料本身离子电导率较低,二是材料间存在SEI,CEI固态电解质膜等,一定程度上阻碍了锂离子在正负两极中来回传输速度,虽然电子传输也受到了一定阻碍,但是电子传输也比离子传输快很多很多,加上导电剂的添加使得电子传输基本没有阻碍,所以锂离子和电子在充放电过程中存在严重的速度差,通常称之为极化(这里只是简要概述,实际上有欧姆极化,浓差极化,电化学极化等)。在锂电池充电过程中有外部电压存在,由于锂电池测试设备只检测电压和电流数据,并不能从微观上观测到离子的传输情况。此时电池实际电压是虚高的。


      目前市场大部分的电器电子产品充电功率越来越大,倍率充电甚至达到了2C甚至以上,但是在充电后期锂离子传输很慢很慢,这是由于正极中锂离子的传输速率并不是在每个阶段都是相同的,锂电池在3.8V左右是锂离子传输最多的阶段,而后期速率大幅度下降。在这一阶段如果更容易发生极化现象,因为现阶段锂离子跑的更慢,这也是大多数快充峰值都只能充电到90%左右的原因。



      还有一个就是由于锂电池本身有电阻,在充电过程中发热量也是比较大的,最后设置小电流涓流充电有利于保护锂电池,最后还有就是防止过冲,导致锂电池出现内部胀气鼓包,热失控。综上所述,


      超薄聚合物锂电池为什么要用涓流充电?原因有:(1)电子离子传输速度不同,存在极化;(2)当电压上升到一定程度离子传输更慢,极化更加严重;(3)缓解发热。最终目的是为了完全充满锂电池。


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