电动汽车充电技术：脉冲式充电法

脉冲式充电法首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，再用脉冲电流对电池充电，如此循环，如图3-14所示。充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。

图3-14 脉冲式充电法充电曲线

脉冲充电可以提高电池的充、放电效率，节省充电时间，同时延长电池的使用寿命，但是需要满足一定的条件。由于锂离子电池在充、放电工作过程中，主要是依靠锂离子在阴极、阳极和电解液中的往复运动。要想达到节省充电时间提高充电效率的目的，就必须提高离子的运动速率和扩散系数。充电倍率的大小或者分布如果不合适，不但不会达到预想的目标，反而会加速电池的老化（如图3-11所示，电池的充电倍率越高，可充入的容量就越小）。通过电化学特性分析，锂离子电池充电倍率的大小主要受限于锂离子的扩散速率和正、负极材料的特性，利用公式（3-21），可以建立锂离子的扩散方程。

研究表明，锂离子电池在循环测试中出现两个快速老化的时期：(www.xing528.com)

①SEI膜（Solid Electrolyte Interphase，固体电解质界面膜）的形成期，这个过程消耗掉一部分可用的锂离子用来形成电极表面的SEI膜。

②电池每次循环的充电末期，电池内部锂离子在液相中迁移阻力比较小，而在固相中的扩散系数较小。因此在充电末期，如果充电电流过大，锂离子就会大量集中在电极表面，易形成锂金属，使得锂离子的含量减小。

SEI膜的形成对电池的寿命影响很大，如果不能产生良好的SEI膜，虽然电池在起初的充、放电中会具有较高的充、放电效率和可用的充、放电容量，但是随着循环次数的增加，容量会急剧下降，特别是对于电流较小的脉冲充电模式来说，显得尤为重要，所以第一阶段的锂离子损失是不可避免的。但是，脉冲充电过程中的电流也不宜过大。如果电流过大，就会造成SEI膜形成不均匀，而且SEI膜增厚很快，阻值也会大幅度增大，使可用的离子数量减小，从而导致容量损失。

脉冲式充电法主要是利用充电搁置或者反向放电来消除充电过程中的极化现象，而极化现象与电池的种类、制造工艺、材料属性等密切相关，变化比较复杂。随着电池技术的不断改进，极化现象也得到了很好的控制。因此常规脉冲充电模式的优势就表现的不够明显，需要结合电池相关的特征参数，实时进行监控，然后来调节脉冲充电的幅值和作用周期，使电池始终处于最佳的工作状态，即后面所说的智能充电模式。