薄聚合物鋰電池為什么要用涓流充電?鋰電池涓流充電是最后一段充電流程,小電流涓流充電讓電子保持流動(dòng),充電效率就有所下降,涓流充電一般在充電最后的6%階段進(jìn)行,而這6%階段往往需要幾小時(shí)的充電時(shí)間。小電流涓流充電的主要目的是為了彌補(bǔ)鋰電池在充滿電后由于自放電造成壓降后損失的那一部分容量。
目前消費(fèi)市場(chǎng)歐比較青睞快充方式,超薄聚合物鋰電池充電前期速度相對(duì)較快,但這也導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題:在鋰電池快充滿的時(shí)候,大電流什么時(shí)候停止充電變得難以判定,就像往杯子里倒水,空杯子可以大流量倒入,將滿時(shí)就要減小流量以防水溢出來(lái),涓流充電就是最后那股較小的流量。
另外鋰電池充滿后還存在“靜態(tài)耗電”狀態(tài),哪怕沒(méi)有使用電量也會(huì)發(fā)生小量損耗。對(duì)于這種小量的損耗,涓流充電提供了一種既不浪費(fèi)又能補(bǔ)充電量的充電方式。如果長(zhǎng)期使用涓流充電,那么鋰電池充電速率就會(huì)非常低,并且時(shí)斷時(shí)續(xù),也會(huì)對(duì)鋰電池能量造成一定的損害。
單獨(dú)的鋰電池可以進(jìn)行涓流充電,但是智能產(chǎn)品中是否需要涓流充電呢?這就要看電子設(shè)備的充電算法怎么決定的,目前市面的主流手機(jī)、平板、筆記本等數(shù)碼設(shè)備都會(huì)在充滿電后加入涓流充電。也有設(shè)備在充滿后是徹底關(guān)停,待電量消耗至低于某設(shè)定值后,再開(kāi)啟充電。至于非智能數(shù)碼設(shè)備,例如單獨(dú)的鋰電池充電器,這種一般采用簡(jiǎn)單的充電算法,充滿就完全停止,不會(huì)加入涓流充電。
從鋰電池角度對(duì)涓流充電這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析。鋰電池在0.1C,2.7-4.3V,25℃下充放電,沒(méi)有恒壓過(guò)程??梢园l(fā)現(xiàn)的是在充電過(guò)程中,當(dāng)電壓充至4.3V后,對(duì)電池進(jìn)行靜置,兩分鐘后電壓下降到4.24V,也就是說(shuō)此時(shí)電池其實(shí)是并沒(méi)有充滿的,電壓并沒(méi)有達(dá)到預(yù)先設(shè)置的4.3V。在0.5C(相較0.1C,可以理解為快充了)充放電時(shí),這種電壓降更加嚴(yán)重。造成這種現(xiàn)象的原因主要是極化。常見(jiàn)的鋰電池是由正極,電解液,隔膜,負(fù)極,集流體,外殼,外部線路組成。在充放電過(guò)程中涉及電子傳導(dǎo)與鋰離子傳導(dǎo)。電子傳導(dǎo)過(guò)程為活性中(間)傳導(dǎo),集流體,外部線路中傳導(dǎo)。而離子傳輸過(guò)程為活性物質(zhì)中(正負(fù)兩極與電解液間中)傳導(dǎo),在整個(gè)過(guò)程中鋰離子傳導(dǎo)相較電子傳導(dǎo)更慢,因?yàn)殇囯x子有質(zhì)量,而電子的質(zhì)量可以忽略不計(jì)。一是因?yàn)椴牧媳旧黼x子電導(dǎo)率較低,二是材料間存在SEI,CEI固態(tài)電解質(zhì)膜等,一定程度上阻礙了鋰離子在正負(fù)兩極中來(lái)回傳輸速度,雖然電子傳輸也受到了一定阻礙,但是電子傳輸也比離子傳輸快很多很多,加上導(dǎo)電劑的添加使得電子傳輸基本沒(méi)有阻礙,所以鋰離子和電子在充放電過(guò)程中存在嚴(yán)重的速度差,通常稱之為極化(這里只是簡(jiǎn)要概述,實(shí)際上有歐姆極化,濃差極化,電化學(xué)極化等)。在鋰電池充電過(guò)程中有外部電壓存在,由于鋰電池測(cè)試設(shè)備只檢測(cè)電壓和電流數(shù)據(jù),并不能從微觀上觀測(cè)到離子的傳輸情況。此時(shí)電池實(shí)際電壓是虛高的。
目前市場(chǎng)大部分的電器電子產(chǎn)品充電功率越來(lái)越大,倍率充電甚至達(dá)到了2C甚至以上,但是在充電后期鋰離子傳輸很慢很慢,這是由于正極中鋰離子的傳輸速率并不是在每個(gè)階段都是相同的,鋰電池在3.8V左右是鋰離子傳輸最多的階段,而后期速率大幅度下降。在這一階段如果更容易發(fā)生極化現(xiàn)象,因?yàn)楝F(xiàn)階段鋰離子跑的更慢,這也是大多數(shù)快充峰值都只能充電到90%左右的原因。
還有一個(gè)就是由于鋰電池本身有電阻,在充電過(guò)程中發(fā)熱量也是比較大的,最后設(shè)置小電流涓流充電有利于保護(hù)鋰電池,最后還有就是防止過(guò)沖,導(dǎo)致鋰電池出現(xiàn)內(nèi)部脹氣鼓包,熱失控。綜上所述,
超薄聚合物鋰電池為什么要用涓流充電?原因有:(1)電子離子傳輸速度不同,存在極化;(2)當(dāng)電壓上升到一定程度離子傳輸更慢,極化更加嚴(yán)重;(3)緩解發(fā)熱。最終目的是為了完全充滿鋰電池。