鋰電池的充電方法有很多種，針對(duì)快速充電的要求，其主要方法包括脈沖充電、Reflex充電，和智能充電。不同的電池類型，其適用的充電方式也不完全相同，在方法這節(jié)不做具體區(qū)分。

脈沖充電

這是來(lái)自文獻(xiàn)中的一個(gè)脈沖充電方式，其脈沖階段設(shè)置在充電觸及上限電壓4.2V以后，并在4.2V以上持續(xù)進(jìn)行。暫且不提其具體參數(shù)設(shè)置的合理性，不同類型電芯存在差異。我們關(guān)注一下脈沖實(shí)施過(guò)程。

下面是脈沖充電曲線，主要包括三個(gè)階段：預(yù)充、恒流充電和脈沖充電。在恒流充電過(guò)程中以恒定電流對(duì)電池進(jìn)行充電，部分能量被轉(zhuǎn)移到電池內(nèi)部。當(dāng)電池電壓上升到上限電壓(4.2V)時(shí)，進(jìn)入脈沖充電模式：用1C的脈沖電流間歇地對(duì)電池充電。在恒定的充電時(shí)間Tc內(nèi)電池電壓會(huì)不斷升高，充電停止時(shí)電壓會(huì)慢慢下降。當(dāng)電池電壓下降到上限電壓(4.2V)后，以同樣的電流值對(duì)電池充電，開(kāi)始下一個(gè)充電周期，如此循環(huán)充電直到電池充滿。

在脈沖充電過(guò)程中，電池電壓下降速度會(huì)漸漸減慢，停充時(shí)間T0會(huì)變長(zhǎng)，當(dāng)恒流充電占空比低至5%～10%時(shí)，認(rèn)為電池已經(jīng)充滿，終止充電。與常規(guī)充電方法相比，脈沖充電能以較大的電流充電，在停充期電池的濃差極化和歐姆極化會(huì)被消除，使下一輪的充電更加順利地進(jìn)行，充電速度快、溫度的變化小、對(duì)電池壽命影響小，因而目前被廣泛使用。但其缺點(diǎn)很明顯：需要一個(gè)有限流功能的電源，這增加了脈沖充電方式的成本。

間歇充電法

鋰電池間歇充電法包括變電流間歇充電法和變電壓間歇充電法。

1)變電流間歇充電法

變電流間歇充電法是由廈門(mén)大學(xué)陳體銜教授提出來(lái)的，它的特點(diǎn)是將恒流充電改為限壓變電流間歇充電。如下圖所示，變電流間歇充電法的第一階段，先采用較大電流值對(duì)電池充電，在電池電壓達(dá)到截止電壓V0時(shí)停止充電，此時(shí)電池電壓急劇下降。保持一段停充時(shí)間后，采用減小的充電電流繼續(xù)充電。當(dāng)電池電壓再次上升到截止電壓V0時(shí)停止充電，如此往復(fù)數(shù)次(一般約為3～4次)充電電流將減小設(shè)定的截止電流值。然后進(jìn)入恒電壓充電階段，以恒定電壓對(duì)電池充電直到充電電流減小到下限值，充電結(jié)束。

變電流間歇充電法的主充階段在限定充電電壓條件下，采用了電流逐漸減小的間歇方式加大了充電電流，即加快了充電過(guò)程，縮短了充電時(shí)間。但是這種充電模式電路比較復(fù)雜、造價(jià)高，一般只有在大功率快充時(shí)才考慮采用。

2)變電壓間歇充電

在變電流間歇充電法的基礎(chǔ)上，有人又研究了變電壓間歇充電法。兩者的差異就在于第一階段的充電過(guò)程，將間歇恒流換成間歇恒壓。比較上面圖(a)和圖(b)，可見(jiàn)恒壓間歇充電更符合最佳充電的充電曲線。

在每個(gè)恒壓充電階段，由于電壓恒定，充電電流自然按照指數(shù)規(guī)律下降，符合電池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點(diǎn)。

Reflex快速充電法

Reflex快速充電方法，又被稱為反射充電方法或“打嗝”充電方法。該方法的每個(gè)工作周期包括正向充電、反向瞬間放電和停充3個(gè)階段。它在很大的程度上解決了電池極化現(xiàn)象，加快了充電速度。但是反向放電會(huì)縮短鋰電池壽命。

在每個(gè)充電周期中，先采用2C的電流充電時(shí)間為10s的Tc，然后停充時(shí)間為0.5s的Tr1，反向放電時(shí)間為1s的Td，停充時(shí)間為0.5s的Tr2，每個(gè)充電循環(huán)時(shí)間為12s。隨著充電的進(jìn)行，充電電流會(huì)逐漸變小。

智能充電法

智能充電是目前較先進(jìn)的充電方法，如下圖所示，其主要原理是應(yīng)用du/dt和di/dt控制技術(shù)，通過(guò)檢查電池電壓和電流的增量來(lái)判斷電池充電狀態(tài)，動(dòng)態(tài)跟蹤電池可接受的充電電流，使充電電流自始自終在電池可接受的最大充電曲線附近。這類智能方法，一般結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制等先進(jìn)算法技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)優(yōu)化。

充電方式對(duì)充電速率影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

文獻(xiàn)比較了恒流充電方法和一種反向脈沖充電。恒流充電就是整個(gè)充電過(guò)程中以恒定不變的電流對(duì)電池進(jìn)行充電充。恒流充電初期，可以有大電流充電，但隨著時(shí)間的推移，極化電阻逐漸顯現(xiàn)并增加，造成更多的能量轉(zhuǎn)化成熱量，消耗掉并使得電池溫度逐漸上升。

恒流充電與脈沖充電的比較

脈沖充電方法，是以一段時(shí)間的充電之后，出現(xiàn)短暫的反向充電電流。其基本形式如下圖所示。充電過(guò)程中夾雜短暫的放電脈沖，起到去極化的作用，降低極化電阻在充電過(guò)程中造成的影響。

有研究專門(mén)對(duì)比了脈沖充電與恒流充電的效果差異性。取平均電流為1C，2C，3C和4C(C為電池額定容量數(shù)值)，分別做了4組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)電池充完后放出的電量來(lái)衡量實(shí)際充入的電量下。圖為充電電流為2C時(shí)脈沖充電的電流及電池端電壓波形。表1為恒流脈沖充電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。脈沖周期為1s，正脈沖時(shí)間為0.9s，負(fù)脈沖時(shí)間為0.1s。

Ichav為充電平均電流，Qin為充入電量;Qo為放出電量，η為效率。

從上表中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，恒流充電與脈沖充電效率近似，脈沖略低于恒流，但充入電池的總電量，脈沖方式明顯多于恒流方式。

不同脈沖占空比對(duì)脈沖充電的影響

脈沖充電中的負(fù)電流放電時(shí)間對(duì)充電快慢有，一定影響，放電時(shí)間越長(zhǎng)，充電越慢;保持相同平均電流充電時(shí)，放電時(shí)間越長(zhǎng)。從下表可以看出，不同占空比對(duì)效率和充入電量有明確的影響趨勢(shì)，但數(shù)值差異不是很大。與此相關(guān)的，還有兩個(gè)重要參數(shù)，充電時(shí)間和溫度沒(méi)有顯示。

因此，選擇脈沖充電優(yōu)于持續(xù)恒流充電，具體選擇占空比，則需要重點(diǎn)考慮電池溫升和充電時(shí)間訴求。

每一種鋰電池在不同狀態(tài)參數(shù)和環(huán)境參數(shù)下都存在一個(gè)最優(yōu)充電電流值，那么，從電池結(jié)構(gòu)上看，影響這個(gè)最優(yōu)充電值的因素都有哪些。