北京航空航天大学科技成果——基于应变及温度和
电压调控的智能充电系统
成果简介
锂电池在航空航天，汽车，手机等领域有着越来越广泛的应用。新的负极材料包括硅等可能产生大变形的材料开始用于锂电池。合理的充电手段可以加快锂电池充电及增大锂电池寿命的作用。现有的锂电池充电设备一般通过电流控制或者电压控制对锂电池进行充电，传统的模式为恒流充电、恒压充电及恒流恒压混合模式。
现有的智能充电系统根据锂电池充放电时候的特性，可测量锂电池的实时电压估计锂电池的荷电状态，在不同的荷电状态采用不同的充电电压或充电电流。同时也有智能充电系统同时测量温度，利用温度和电压（荷电状态）采用不同的充电电压或充电电流。随着电极材料的更替，新型电极材料（包括硅，碳硅化合物等）开始逐渐在锂电池中使用，这些材料在充电过程中会产生大变形及内部诱导应力，这对合理的充电模式提出了新的挑战。目前仅考虑温度、电压的实时值来控制充电电流或电压的模式，仍然达不到最优化模式的需求。本项目研发了一种基于应变及温度和电压调控的智能充电系统。
技术描述
基于应变及温度和电压调控的智能充电系统，包括：应变传感器、温度传感器、电压传感器、数据采集装置、智能控制器及充电机；在充电过程中，利用应变传感器测量锂电池的应变，利用电压传感器传感器测量锂电池的电压，利用温度传感器测量锂电池的温度，由数据
采集装置收集应变、电压、温度，智能控制器通过获得的应变、电压和温度完成数据处理并实时控制充电机的充电电流或充电电压。智能充电系统应用范围为充放电过程中变形较大的锂电池，主要指正极或负极材料由贫锂到富锂状态体积膨胀率大于10%的锂电池。
技术优势
能够同时实时观测锂电池的温度、电压和应变即体积膨胀的信号，更深入的监测锂电池的状态，可以更加准确的估计锂电池的荷电状态和健康状态，对于含硅的锂电池其体积膨胀比较严重，考虑锂电池体积变化的充电策略能够进一步提升锂电池的充电速度和循环寿命。
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