在鋰電池充電過程中,恒壓充電是繼恒流充電之后的關鍵階段。當電池電壓達到預設上限值時,充電器會自動切換至恒壓模式,保持電壓恒定的同時讓充電電流逐漸減小,直至充電完成。這一設計不僅是電池管理系統的重要組成部分,更是保障鋰電池安全性和使用壽命的核心技術之一。

其中,極化電壓是理解鋰電池恒壓充電階段的關鍵概念。在電化學中,極化是指電極的實際電勢偏離其平衡電勢(理論開路電壓)的現象,這個偏離值就是過電位或極化電壓。簡單理解,就是因為電流的流動,電池“看起來”的電壓和它“真實”的電壓不一樣了,即

測量電壓 = 電池電壓 + 極化電壓
在恒流充電末期,由于極化電壓的存在,當測量電壓達到鋰電池滿電電壓4.2V時,實際電池電壓并未達到4.2V,電池并沒有充滿。
因此,當測量電壓達到4.2V時,充電器切換為保持這個電壓恒定,由于仍然有電流注入,電池的實際電壓會繼續上升,但是測量電壓需要保持不變,這就導致極化電壓必須減小,而極化電壓與電流強相關,所以充電電流必須下降。隨著恒壓階段的進行,充電電流會衰減到非常小,極化變得微乎其微,測量電壓近似等于電池電壓,充電完成。
如果不采用恒壓充電,則在恒流充電末期,為了使電池電壓達到4.2V,就必須繼續充電,理論上,如果明確了極化電壓值,就可以確定電池充滿時的測量電壓值,當其達到該值時停止充電即可,但是,不同應用場景下充電電流不一致,極化電壓很難統一,采用這種方法很容易產生過充。
總結來說,恒壓充電階段本質上就是一個通過控制外部電壓,讓充電電流自動衰減以減弱極化效應,從而將電池安全、精確地充至滿電狀態的過程。 |