锂离子电池发展中的快速充电

急速(Fast)和快速(quick)这样的词汇带有非常主观的意思。比如，有一次我去看医生比往常到得要早些，接待员说我来得早，可以很快看完病离开。真好，我预计能够及时回去工作，还能赶上一场我原本以为已经赶不上的会。在看完一本《人车志》和一本两年前的《国家地理》杂质后，我才被叫到就诊室。

在看医生之前，我甚至还有时间看完了两本去年的《公路与赛道》(Road&Track)杂志。这么长时间足够开完会了……。当我向接待员提出这次看病似乎比我预计的时间要长时，她说这已经是够快的了。好吧，可能我的预估是急速，而最终结果是快速。我认为这其实就是慢速。

在镍镉电池为大多数便携式电子产品的充电电池的时代，我们对不同的充电速度有着不同的术语，对其做了清晰的定义。在“标准充电速度C/10下，电池从没电到满格需要大约12小时。该速率下电池不需要充电终止功能。然后是“快速充电C/3，从没电到满格将近4小时，其需要充电终止。最后是“急速充电C/2至C，C速率下电池充满只需1小时多一点的时间。该充电速率需要终止功能，而且通常在进入维持充电模式之前需要加足充电。

随着锂离子电池成为便携式充电电源的首选，快速充电现已成为创新的好领域。设备向智能手机和平板电脑的转变平添了更多挑战。一个比较极端的实例是我正在考虑的三星最新平板电脑NotePro12.2。该平板电脑采用9500mHr电池，配套提供2A充电器。这就意味着如果用户不插电源使用一整天，肯定会充电一整夜。目前从评论来看，我应该使电池工作10小时以上，才算满意。

回到这类设备的快速充电问题上来，需要设定消费者预期。“快速或“急速这样的术语可以用来设定预期。图1是在不同最大充电电流下从不同电量状态(SOC)到充满电所需的时间。从图中可以看出，当从75%的SOC开始充电时，使用2A或3A容量的适配器其实无所谓。充满电需要1.2小时多一点的时间。这是因为在恒定电压模式下充电。因此，如果消费者期望使用急速或快速充电器更快将电池充满电，他们就会感到很失望。

然而，如果从空电量开始充电，那么2A与3A充电速率之间有大约20分钟的差别。这完全在于预期的设定。在一篇Botsford和Szczepanek撰写的论文中，他们提供了慢速、快速、较快速(rapid)和急速充电的参数。尽管这篇论文是关于电动汽车的，但指出了对这些术语一致的定义。在这篇文章中，快速慢于较快速，而较快速则慢于急速。这与其它的电池充电术语是一致的。

图1.从不同电量状态到充满电所需的时间与最大充电电流的对比

该论文例举了加州空气资源局(ARB)的指令。指令要求急速充电器在充电十分钟后能带来100英里的行驶里程。当然，这意味着汽车要有能够行驶100英里以上里程的电池。