鋰離子電池存在最優充電電流

1972年美國科學家J.A.Mas提出蓄電池在充電過程中存在最佳充電曲線和他的馬斯三定律，要注意的是，這個理論是針對鉛酸蓄電池提出的，其界定最大可接受充電電流的邊界條件是少量副反應氣體的出現，顯然這個條件與具體的反應類型有關。

但系統存在最優解的思想，卻是放之四海而皆準的。具體到鋰離子電池，界定其最大可接受電流的邊界條件可以重新含義。基于一些研究文獻的結論，其最優值仍然是類似馬斯定律的曲線趨勢。

值得注意的是，鋰離子電池的最大可接受充電電流的邊界條件，除了要考慮鋰離子電池單體的因素，還要考慮系統級別的因素，比如散熱能力不同，系統的最大可接受充電電流是不同的。然后我們暫且以這樣的基礎繼續向下討論。

現階段對電池充電方法的研究重要是基于最佳充電曲線來開展的。如下圖所示，假如充電電流超過這條最佳充電曲線，不但不能提高充電速率，而且會新增電池的析氣量;假如小于此最佳充電曲線，雖然不會對電池造成傷害，但是會延長充電時間，降低充電效率。

對這個理論的闡述包含三個層次，是為馬斯三定律：

①關于任何給定的放電電流，蓄電池充電時的電流接受比α與電池放出的容量平方根成反比;

②關于任何給定的放電量，α與放電電流Id的對數成正比;

③蓄電池在以不同的放電率放電后，其最終的允許充電電流It(接受能力)是各個放電率下的允許充電電流的總和。

以上定理，也是充電接受能力這個概念的來源。先理解一下什么是充電接受能力。找了一圈，沒有看到統一官方的含義。按照自己的理解，充電接受能力就是在特定環境條件下，具備一定荷電量的可充電電池充電的最大電流。可以接受的含義是不會出現不應有的副反應，不會對電芯的壽命和性能造成不良影響。

進而理解一下三定律。第一定律，在電池放出一定電量以后，其充電接受能力與當前荷電量有關，荷電量越低，其充電接受能力越高。第二定律，充電過程中，出現脈沖放電，有助于幫助電池提高實時的可接受電流值;第三定律，充電接受能力會受到充電時刻以前的充放電情況的疊加影響。

假如馬斯理論也適用于鋰離子電池，則反向脈沖充電(下文中具體名稱為Reflex快速充電法)除了可以用去極化的角度解釋其對溫升抑制有幫助以外，馬斯理論也作為對脈沖方法的支撐。而更進一步的，真正將馬斯理論全盤運用的，是智能充電方法，即跟蹤電池參數，使得充電電流值始終因循鋰離子電池的馬斯曲線變化，使得在安全邊界以內，充電效率達到最大化。

常見快速充電方法

鋰離子電池的充電方法有很多種，針對快速充電的要求，其重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，在方法這節不做具體區分。

脈沖充電

這是來自文獻中的一個脈沖充電方式，其脈沖階段設置在充電觸及上限電壓4.2V以后，并在4.2V以上持續進行。暫且不提其具體參數設置的合理性，不同類型電芯存在差異。我們關注一下脈沖執行過程。

下面是脈沖充電曲線，重要包括三個階段：預充、恒流充電和脈沖充電。在恒流充電過程中以恒定電流對電池進行充電，部分能量被轉移到電池內部。當電池電壓上升到上限電壓(4.2V)時，進入脈沖充電模式：用1C的脈沖電流間歇地對電池充電。在恒定的充電時間Tc內電池電壓會不斷升高，充電停止時電壓會慢慢下降。當電池電壓下降到上限電壓(4.2V)后，以同樣的電流值對電池充電，開始下一個充電周期，如此循環充電直到電池充滿。