鋰離子電池快速充電技術(shù)的發(fā)展

像Fast和quick這樣的詞有非常主觀(guān)的含義。例如，當(dāng)我比平時(shí)更早去看醫(yī)生時(shí)，接待員說(shuō)我來(lái)得足夠早，可以很快看到我自己。很好，我想我能及時(shí)回去工作，而且還能趕上一個(gè)我以為我錯(cuò)過(guò)了的會(huì)議。兩年前，我讀了一本《人與車(chē)》和一本《國(guó)家地理》后，被叫到診所。

我甚至有時(shí)間在看醫(yī)生之前看完了兩本去年的《道路與軌道》雜志。開(kāi)了這么久的會(huì)……當(dāng)我向接待員建議，這次預(yù)約的時(shí)間似乎比我預(yù)期的要長(zhǎng)，她說(shuō)現(xiàn)在已經(jīng)夠快了。也許我期望的是速度，結(jié)果是速度。我認(rèn)為它真的很慢。

在鎳鎘電池是大多數(shù)便攜式電子產(chǎn)品的可充電電池的時(shí)代，我們已經(jīng)清楚地含義了不同充電速率的術(shù)語(yǔ)。在C/10的標(biāo)準(zhǔn)充電速率下，電池要12小時(shí)才能充滿(mǎn)電。在這個(gè)速度下，電池不要充電就可以停止工作。然后是快速充電C/3，它在達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷之前會(huì)停止充電近4個(gè)小時(shí)。最后，以C的速率將C/2快速充電到C，要一個(gè)多小時(shí)才能將電池充滿(mǎn)電。這個(gè)充電速率要停止運(yùn)行，通常要在進(jìn)入持有充電表單之前完全充電。

隨著鋰離子電池成為便攜式充電電源的首選，快速充電成為一個(gè)不同的良好領(lǐng)域。設(shè)備新增了智能手機(jī)和平板電腦的挑戰(zhàn)。三星最新的平板電腦NotePro12.2就是一個(gè)極好的例子，我正在考慮這款產(chǎn)品。這款平板電腦使用9500mHr電池和2A充電器。這意味著假如用戶(hù)一整天都不插電，他們將在夜間充電。目前從討論來(lái)看，我應(yīng)該讓電池工作超過(guò)10小時(shí)才能滿(mǎn)意。

回到這些設(shè)備的快速充電，需求決定了客戶(hù)的期望。像快或快這樣的詞可以用來(lái)設(shè)定期望。圖1顯示了在不同的最大充電電流下，從不同的充電狀態(tài)(SOC)完全充電所需的時(shí)間。從圖中可以看出，當(dāng)從75%SOC開(kāi)始充電時(shí)，使用2A或3A容量適配器并不重要。充滿(mǎn)電要1.2小時(shí)多一點(diǎn)的時(shí)間。這是由于在一個(gè)穩(wěn)定的電壓充電。因此，假如客戶(hù)希望使用快速充電器來(lái)更快地給電池充電，他們會(huì)感到絕望。

然而，假如你從一次空充電開(kāi)始，2A和3A充電速率之間大約有20分鐘的差異。這都是有關(guān)設(shè)定期望的。在Botsford和Szczepanek的論文中，他們供應(yīng)了慢充電、快充電、快充電和快速充電的參數(shù)。雖然這篇論文是有關(guān)電動(dòng)汽車(chē)的，但它指出了這些術(shù)語(yǔ)的一致含義。在本文中，fast比f(wàn)ast慢，fast比f(wàn)ast慢。這與其他電池充電條款是一致的。

快速充電在鋰離子電池的發(fā)展中脫穎而出

圖1所示。最大充電電流與不同功率條件下充電至完全充電所需時(shí)間的比較

該論文引用了加州空氣資源局(ARB)的一項(xiàng)指令。該命令要求快速充電器在充電10分鐘后能行駛100英里。當(dāng)然，這意味著電池可以行駛超過(guò)100英里。

我們可以用同樣的概念來(lái)表達(dá)便攜設(shè)備中急速或速度的含義。例如，我們可以規(guī)定，快速充電器充電30分鐘后獲得的電池電量應(yīng)該維持至少5小時(shí)的設(shè)備運(yùn)行。這只是一個(gè)例子，假設(shè)快速充電速度1C和電池可以支持10小時(shí)的正常運(yùn)行。

我了解供應(yīng)快速充電的好處大于處理實(shí)際技術(shù)問(wèn)題的困難。假如我們不能設(shè)定期望來(lái)評(píng)估客戶(hù)的觀(guān)點(diǎn)，快速收費(fèi)可能沒(méi)有我們想的那么有價(jià)值。供應(yīng)一個(gè)比目前的10W適配器大不了多少的適配器，再加上以不到兩倍的成本將電源新增一倍，肯定會(huì)讓我們忙個(gè)不停。在許多情況下，客戶(hù)希望設(shè)備與設(shè)備一起充電，因此要更多的電力。要解決超薄智能手機(jī)和平板電腦以?xún)杀兜乃俣瘸潆妼?dǎo)致的發(fā)熱問(wèn)題，要大幅提高轉(zhuǎn)換功率。