鋰電池和18650鋰電池能（néng）不能（néng）快速充電（diàn），四種充（chōng）電（diàn）方式講解（jiě）

電動（dòng）汽車和電動車電池的使用壽（shòu）命（mìng）是（shì）消費者關注的焦點（diǎn）之一，因此循環壽命也是（shì）動（dòng）力鋰電池的（de）一（yī）個非常（cháng）重要的考核指標。鋰電池的循環壽命與正負（fù）極材料、電解液的選擇對於循環壽（shòu）命影響最（zuì）大，其次是鋰電（diàn）池的使用策（cè）略，例如（rú）充放電製度（dù）、工作溫度等都（dōu）會（huì）對鋰電池的循環壽命產生顯著的影（yǐng）響。

德國（guó）慕（mù）尼黑工業大學的Peter Keil和Andreas Jossen針對充電策略對（duì）不同種類的（de）功率型18650鋰電池循環的影響進行了分析，下麵（miàn）是鋰電池四種充電策略的詳細講（jiǎng）解：

1、恒（héng）流恒壓（yā）（CCCV）
恒流（liú）恒壓（yā）充電是最為常見也是最為普（pǔ）通的充電方（fāng）式（shì），充電（diàn）開始的階段采用（yòng）恒（héng）流充電（diàn）的模（mó）式（shì）對鋰電池進行充（chōng）電（diàn），當達到設（shè）置電壓後轉而（ér）控製電（diàn）壓不變而不斷降低充電電流直到電流達到設置（zhì）值或者時間達到設定值（zhí）（如下圖a所示）。這種（zhǒng）充電（diàn）策（cè）略充（chōng）電（diàn）時間主（zhǔ）要受到（dào）恒流充電電流Icc大小的影響，充電容（róng）量則（zé）主要（yào）受到（dào）充（chōng）電截（jié）止電壓Vch和恒壓充電截止電流Iend的（de）影響，而相（xiàng）關的研究也表明高的充電截止（zhǐ）電壓Vch和大的充電電流Icc會導致（zhì）鋰電池（chí）的壽命顯著劣化。

2、多步恒流充電法（fǎ）（MSCC）
在這（zhè）種充電策略（luè）中不再使用恒（héng）壓充電，而（ér）是采用了（le）多步的充電電流遞減的恒流充電策略，例如采（cǎi）用I1恒流充（chōng）電到（dào）截止電壓後，繼續采用（yòng）更小的（de）電流（liú）I2充電到（dào）截止電壓，依次（cì）類推直到電流降（jiàng）低到最終截止電流（如下圖b所示）。

3、脈衝充電法（PC）
這種充電方（fāng）法可以在（zài）一些（xiē）相關的文獻報道中發現，在這（zhè）種（zhǒng）充（chōng）電策略（luè）中充電的過程中可能會（huì）采用一係列的調整充（chōng）電電流甚（shèn）至是充電方向（xiàng）（放電）的（de）短（duǎn）時間（jiān）脈衝構成，常見的脈衝充（chōng）電策略有兩（liǎng）種，一種是僅將CCCV充電中的恒壓（yā）充電部分替換為脈衝充（chōng）電（如（rú）下圖c所（suǒ）示），另外一種是（shì）將整個過程都替換為脈衝充（chōng）電（如下圖d所示）。

4、加速（sù）充電（BC）
所謂的加速充電模式是在CCCV充電（diàn）模式的基（jī）礎上（shàng）增加了一個大電流的CC或（huò）者恒（héng）功率（lǜ）充（chōng）電過程，從而達到降低充電時間（jiān）的目（mù）的（如下圖e所示），有（yǒu）研究表明加速充電（diàn）模式（shì）能夠有效（xiào）的（de）提升鋰電池的充電（diàn）效率，同時又不會對（duì）鋰電池的（de）循環壽命產生顯著的影響（xiǎng）。

Peter Keil選擇了三款功率型18650鋰（lǐ）電池（chí）進行（háng）實驗
Model A：三洋Sanyo UR18650SA 1.25Ah
Model B：索（suǒ）尼Sony US18650VT1 1.1Ah
Model C：A123 apr18650M1A 1.1Ah

1）恒流恒壓充電（CCCV）
1.1充（chōng）電電流的影響
下圖為（wéi）CCCV充電策略中采用不同（tóng）充電（diàn）電流時電池充電（diàn）所需要的（de）時（shí）間（jiān），從（cóng）圖中能夠看到（dào）電池A和C大部分容量都是在恒流充電的過程中完成（chéng）的（de），而恒壓充電（diàn）容量僅占非常小的一部分，而對於電池B恒壓充（chōng）電的時間占比較大。

對（duì）於電池（chí）充電時間影響最大的還是充電電流（liú），例（lì）如我們將（jiāng）充電電流（liú）從（cóng）1A增加到（dào）3A，則充電時間能夠縮（suō）短50%，繼續將充電電流提高到5A隻有電池A和C的充電時時間縮（suō）短了1/3，而電池B由於恒壓充電時間較長，所以將（jiāng）充電電流提高到5A後充電時間相比於3A並（bìng）沒有顯著的縮短。

下圖為采用CCCV充電策略時不同的（de）充電電流對於電池循環壽命的影（yǐng）響，從圖中能夠看到對於電池A，大充電電流（liú）會（huì）造成電池壽命（mìng）的顯著下（xià）降，例如1A充電時電池的壽命可達（dá）1000次，3A充電時電池的壽命就會下降到800次，而充（chōng）電電流達到5A時電池的（de）壽（shòu）命則僅為600次左右。但是對於（yú）電池B不同的充電電流對於電池的循環壽命並沒有顯著的影響。對（duì）於電池C在1A充（chōng）電（diàn）時電池循環1200次後容量保持率（lǜ）仍然可以達到97%，3A充電時電池（chí）循環1200次後容量保持（chí）率為95%，但是在5A充（chōng）電（diàn）時電池（chí）壽命（mìng）會（huì）發生快速衰降，壽命不（bú）足700次（cì）。

1.2充電（diàn）截（jié）止電壓的（de）影響（xiǎng）
充電截止電壓會影響（xiǎng）正負（fù）極的電極電勢，因此對（duì）於鋰電池（chí）的循（xún）環（huán）壽命會產生（shēng）顯著的影響。下圖（tú）為A、B和C三種電（diàn）池容（róng）量隨充電截（jié）止電壓的變化，可以看到電池A和B的充（chōng）電截止電壓對於電池的（de）容量有顯著的影響，充電截止電壓（yā）每（měi）降低100mV，電池（chí）的容（róng）量會衰降10-20%，而電池C由於采用（yòng）了LFP正極，因此在3.4V以（yǐ）上電池（chí）的容量幾乎與電池的充（chōng）電截止電壓（yā）無（wú）關。

下麵為不同截止電壓下電池的循環性能，整（zhěng）體上來看隨著（zhe）充電截止電壓升高電（diàn）池的循環（huán）性能是在不（bú）斷降低的，對於電池A而言，充電截止電壓的影響就比較小，如（rú）果將將充（chōng）電截止電壓從4.2V降低到（dào）4.1V，壽命（mìng）僅增加（jiā）100次左右（yòu），要（yào）顯著增加A電（diàn）池（chí）的（de）壽（shòu）命需要降低到4.0V，但是（shì）這會使得電池的容量降（jiàng）低30%，而提高電池的充（chōng）電電壓到（dào）4.25V則（zé）僅僅會使得電池的（de）循環（huán）壽命輕微的降（jiàng）低（dī）。

電（diàn）池B則對於充（chōng）電電壓敏感的多，將充電電壓從4.1V降低（dī）到4.0V後（hòu），電池在（zài）循環800次後容量（liàng）保持率提高5%，但是進（jìn）一步降低充電（diàn）截（jié）止電壓到（dào）3.9V則對於電池的循（xún）環壽命沒有顯（xiǎn）著的影響，但（dàn）是如（rú）果將充電截止（zhǐ）電壓提高到4.15V則會顯著的（de）加速電池B的衰降速度。

電池C對於充電截止電壓最為（wéi）敏感，如果將充電截止電壓從3.6V提高到3.65V則會導致（zhì）電池的循環壽命出現顯著的降低，但是降低充電截（jié）止（zhǐ）電壓對於電（diàn）池的循環壽命沒（méi）有顯（xiǎn）著的（de）影響。

2）脈衝充（chōng）電（CCPC／PC）
2.1恒流脈（mò）衝（chōng）（CCPC）
恒流脈衝充（chōng）電製度與恒流（liú）恒壓充電製度接近，隻是將恒壓充電階段替換為脈衝充（chōng）電（diàn），在充電時間（jiān）上CCPC相比於（yú）常（cháng）見（jiàn）的恒流恒壓（yā）充電（diàn）實際上會更長一（yī）點，因此（cǐ）在充電（diàn）時間上CCPC並沒有優（yōu）勢。

下圖為（wéi）采用（yòng）CCPC和PC充電策略的三種電（diàn）池的循（xún）環數（shù）據，可以（yǐ）看（kàn）到對於三種電池采（cǎi）用CCPC充（chōng）電策（cè）略時，電池的循（xún）環（huán）壽命實（shí）際上（shàng）與采（cǎi）用相同充電（diàn）電流（liú）的CCCV充電（diàn）策略（luè）是相（xiàng）同的。

2.2脈（mò）衝充電（PC）
與前麵的CCPC充電策略不同，PC充電策（cè）略在整個充電過程中都采用了（le）脈衝（chōng）的方式（shì）進行，由（yóu）於在脈衝充電的過程中（zhōng）極化比（bǐ）較大（dà），因此脈衝充電會使得電池的充電容量有所（suǒ）降（jiàng）低（dī），例如電池A在脈衝（chōng）充電策略下，電池僅能夠（gòu）衝入80%的容量，電池C能（néng）夠衝入95%的容量。在充電（diàn）時間上PC充電（diàn）策（cè）略與同樣電流的CCCV充電製度幾本相同，從上圖的循環數據能夠看到PC充電策略的電池的循環（huán）壽（shòu）命與（yǔ）同樣電流的CCCV充（chōng）電策略幾本相同。

3）加速充電（BC）
加速充電策略是在較低的SoC範圍（wéi）內使用較大的充電（diàn）電流（5A）進行充電，達（dá）到截止（zhǐ）電壓（yā）後轉而采用小電流（1A）CCCV充（chōng）電（diàn）方式進行（háng）充（chōng）電，因（yīn）此充電時（shí）間相對縮短，經過測試電池A采用BC充電策略充電時間為57min，電池C為48min，介於1A和3A電流的CCCV充電時（shí）間（jiān）之間。

下圖（tú）為電池A和C采用BC充電策略的（de）循環性能，從圖中能夠看到（dào）對於電池（chí）A，如果從0%開始采用加速（sù）充電（5A）則會導（dǎo）致電池的衰降速度顯著增加，與5A電流的CCCV充電策略接近。而如果從10%SoC和20%開（kāi）始加速充電，則循環壽命（mìng）會大大改（gǎi）善，與3A電流（liú）的CCCV充電策略接近。而對於電池C，如果開始加速（sù）充（chōng）電的SoC為0%和10%則會導致電池的衰降速度明顯加（jiā）速（sù），而如果在20%SoC開（kāi）始（shǐ）加（jiā）速（sù）充電，則對（duì）於電池（chí）的循環（huán）壽命的影響較小。這也（yě）表明在較低的SoC下進行加速充電會導致電池的（de）循環壽（shòu）命受到顯著的影響。

Peter Keil的工作（zuò）表明，對於電池循環壽命影響最大的（de）為充電電流（liú），對於電池A和C在5A大電流下進（jìn）行充（chōng）電時會導致鋰（lǐ）電池的循環壽命嚴重縮（suō）短，但是電池B的（de）循環壽（shòu）命似乎受充（chōng）電電流（liú）的影（yǐng）響不（bú）大。其（qí）次是電池（chí）的充電（diàn）截止（zhǐ）電壓，高的充電截止會嚴重的縮短鋰電池（chí）的使用壽命，特別（bié）是對於電池（chí）B和C將充（chōng）電截止電壓提（tí）高（gāo）50mV就會嚴重的影（yǐng）響（xiǎng）電（diàn）池的（de）循環壽命（mìng）。

從充（chōng）電策略來看，脈（mò）衝充電策略對於電（diàn）池的循環壽命沒有顯著（zhe）的（de）影響（相比於（yú）CCCV），但是脈（mò）衝充電也沒有減少充電時間，特別是CCPC充（chōng）電策略（luè）還會導致電池的充電時間有所延長。

加速充（chōng）電（BC）策略能夠減少（shǎo）一定（dìng）的充電時間，但是加速充電策略需要謹慎的（de）選擇加速充電的SoC範圍，在過低的SoC的範圍內盡量不（bú）要使用加速充（chōng）電，以（yǐ）免影響電池（chí）的循環壽命。