電池充電目的是為了在電池電量不足時(shí)恢復(fù)電池的電量，使得電池能夠持續(xù)對(duì)外供電。理論上充電電流越大，電池越快被充滿。電池充電方式一般分為常規(guī)充電和快速充電。常規(guī)充電包括恒壓充電（CV）、恒流充電（CC）、恒流恒壓充電（CCCV）。實(shí)際上，電池內(nèi)部存在各種極化，電池極化對(duì)充電過(guò)程有很大影響，消除或者減弱這些極化作用（簡(jiǎn)稱為去極化）是提高充電速度和充電效率的重要舉措之一，通常有以下幾種方式去極化方式：

靜置/擱置

在充電停止或放電停止后 ，歐姆極化和電化學(xué)極化會(huì)相對(duì)較快消失，濃差極化也可以減弱，這是被動(dòng)的方式，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。

反向脈沖放電

在充電過(guò)程中的特定階段加入一個(gè)反向大電流放電脈沖放電，可以以相對(duì)較快的速度消除極化，顯著縮短充電時(shí)間。

這里有必要介紹一下馬斯理論：電池在充電過(guò)程中適當(dāng)?shù)耐３浠蛘叽箅娏鞣烹?，可以使得充電速度得到改善，馬斯三定律是快速充電的重要理論依據(jù)，揭示了充電時(shí)電池對(duì)電流的可接受能力與放電量之間的關(guān)系，特別指出在充電過(guò)程中進(jìn)行一定深度的放電，可以提高電池的充電電流接受能力，從而加快電池的充電速度。這最早被應(yīng)用于鉛酸電池的充電，現(xiàn)在有一些研究應(yīng)用在鋰離子電池上。馬斯定律具體內(nèi)容如下：

馬斯第一定律：對(duì)于任意給定放電電流，電池充電接受率與放電容量的平方根成反比，即

其中α是充電接受率；C為放電容量；K為常數(shù)；I0為充電初始電流。由此可知，放電深度不同，充電時(shí)可接受能力也不同；放電越深，充電時(shí)可接受的初始電流越大。

馬斯第二定律：對(duì)于任意給定放電深度，電池的充電接受率與放電電流的對(duì)數(shù)成正比，即：

k為常數(shù)，Id為放電電流?？芍?，放電電流不同，充電時(shí)的可接受能力也不同；放電電流越大，充電時(shí)可接受的充電電流越大。

馬斯第三定律：電池經(jīng)幾種電流放電，其接受電流是各種放電電流下接受電流之和，即：

其中It為總接受電流，αt為總接受率，Ct為總放電容量。

下面是一些常見(jiàn)的脈沖快速充電方式。

脈沖充電用脈沖電流或電壓施加在電池兩端進(jìn)行充電，包括正脈沖、正負(fù)脈沖，如下圖所示。脈沖充電可以采用幅值和占空比可調(diào)的脈沖電流進(jìn)行充電。正脈沖充電如下圖所示，充一段、擱置一段，如此循環(huán)下去。在充電過(guò)程加入擱置可以對(duì)歐姆極化和電化學(xué)極化進(jìn)行一定程度的消除，但是對(duì)濃差極化消除作用有限。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用正負(fù)脈沖方式，在正脈沖充電后加入放電脈沖，利用放電脈沖和擱置來(lái)增強(qiáng)去極化作用。

變電流間歇充電如下圖所示，首先對(duì)電池進(jìn)行大電流充電，達(dá)到一定電壓后進(jìn)行擱置，然后以較小的電流繼續(xù)充電，依此類(lèi)推，逐漸減小電流達(dá)到充滿電的條件為止。

慢脈沖充電先進(jìn)行正脈沖充電一直到截止電壓，接著進(jìn)行恒壓脈沖充電，利用小電流代替脈沖充電時(shí)的擱置來(lái)減弱極化。

分階段脈沖充電結(jié)合了脈沖充電、變電流間歇充電。先用較大初始電流I0恒流充電到截止電壓，接著擱置后進(jìn)行脈沖放電，繼續(xù)擱置后再充電。接著將電流減小到I1，以此類(lèi)推繼續(xù)前面步驟直至再次達(dá)到截止電壓。直到達(dá)到或接近電池實(shí)際可用容量為止。

由上可知，脈沖快充主要解決的是如何快速的減小極化作用，使得充電效率得到提高，從而達(dá)到以較快速度達(dá)到充滿電的目的。為了能夠更好的確定脈沖的幅值和寬度，提高速度和效率，對(duì)于電池本身的極化特性需要有較好的掌握，這樣才能設(shè)計(jì)出合適的充電策略。

參考資料

Method and apparatus for rapid charging and reconditioning a battery.

鋰離子動(dòng)力電池脈沖快速充電實(shí)驗(yàn)研究。電源技術(shù)，2016

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