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二次锂电池具有单体输出电压高、循环寿命长、能量大、体积小、自放电低、无记忆效应、无污染、工作温度范围广等优点，广泛应用于各个领域。对于锂电池，充电方法对其性能有很大的影响，合理的充电方法可以延长锂电池的寿命，提高充电效率。
本文分析了锂电池的各种充电方法，并对充电速度、使用寿命和实现成本进行了比较，供您参考和交流。
一、理论基础
1972年美国科学家J.A.Mas在充电过程中电过程中有最佳充电曲线：I=I0e-αt，式中；I0为电池初始充电电流；α充电接受率；t充电时间。I0和α值与电池类型、结构和新旧程度有关。
目前对电池充电方法的研究主要是基于最佳充电曲线。如图1所示，如果充电电流超过最佳充电曲线，不仅不能提高充电速率，而且会增加电池的气体沉淀；如果小于最佳充电曲线，虽然不会损坏电池，但会延长充电时间，降低充电效率。
图1 锂电池充电特性
二、充电方法
锂电池的充电方法有很多种，根据充电效率可分为常规充电和快速充电。常规充电方法包括：恒流充电、恒压充电、阶段充电和间歇充电，快速充电包括脉冲充电和Reflex充电，最后分析了智能充电。
- 恒流充电
恒流充电可分为快速充电、标准充电和涓流充电。在整个充电过程中，一般采用调整电源充电电压或改变与电池串联的电阻值，以保持电池的充电电流不变。该方法的优点是控制简单，适用于多个电池串联的电池组充电。缺点是锂电池的可接受充电能力会随着充电而逐渐降低，充电后期充电电流过大会使电池内部产生气泡，损坏电池。因此，恒流充电往往是阶段充电的一个环节。
- 恒压充电
恒压充电是指在整个充电过程中，充电电压保持恒定，充电电流的大小随电池状态的变化而自动调整。随着充电的进行，充电电流逐渐减少。与恒流充电相比，其充电过程更接近最佳充电曲线，控制简单，成本低。缺点是充电时间长，充电初期电池充电电流过大，直接影响锂电池的使用寿命和质量。因此，恒压充电方法很少单独使用，只在充电电源电压低、电流大时使用。
- 恒流恒压充电
如图2所示，恒流恒压充电曲线。如果电池电压低于门限电压(2)，则在开始充电前检测电池电压。.5V左右)，以C/10的小电流给电池充电，使电池电压缓慢上升；当电池电压达到门限电压时，进入恒流充电，现阶段电流较大(0.5C～1 C)电池强度快速充电，电池电压快速上升，电池容量达到额定值的85%左右；电池电压上升到上限电压(4.2V）电路切换到恒压充电模式后，电池电压基本保持在4.2V，当充电电流降至0时，充电电流逐渐减小，充电速度减慢。.1C 或 0.05C 时，确定电池充满。
图2
恒流恒压充电避免了恒压充电开始时充电电流过大的问题，克服了结构简单、成本低的现象。目前，锂电池的充电方法得到了广泛的应用。但不能消除电池充电的极化，影响充电效果。
- 脉冲充电
脉冲充电曲线主要包括三个阶段：预充、恒流充电和脉冲充电。
图3 脉冲充电曲线
电池在恒流充电过程中以恒定电流充电，大部分能量转移到电池中。当电池电压上升到上限电压(4.2V）进入脉冲充电模式：使用1C脉冲电流间歇充电电池。在恒定的充电时间Tc内部电池电压会继续上升，充电停止时电压会慢慢下降。当电池电压下降到上限电压(4).2V）之后，用相同的电流值给电池充电，开始下一个充电周期，这样循环充电直到电池充满。
在脉冲充电过程中，电池电压下降速度会逐渐减慢，停止充电时间T0会变长，当恒流充电占空比低至5%～10%时，认为电池已经充满，终止充电。与常规充电方法相比，脉冲充电能以较大的电流充电，在停充期电池的浓差极化和欧姆极化会被消除，使下一轮的充电更加顺利地进行，充电速度快、温度的变化小、对电池寿命影响小，因而目前被广泛使用。但其缺点很明显：需要一个有限流功能的电源，这增加了脉冲充电方式的成本。
C.K.Leong脉冲充电等研究，每个充电周期持续约1s，先正向充电电池，然后停止充电和反向放电20~30ms。正脉冲电流给电池充电，负脉冲电流减少气体从电极中沉淀，电池可以通过大电流快速充电。
- 间歇充电法
锂电池间歇充电法包括变电流间歇充电法和变电压间歇充电法。
变电流间歇充电法
厦门大学陈体衔教授提出了变电流间歇充电法，其特点是将恒流充电改为限压变电流间歇充电。(a)因此，在电池电压达到截止电压的情况下，变电流间歇充电法的第一阶段（也是主要阶段）首先采用较大的电流值给电池充电V0点停止充电，电池电压急剧下降。
图4 间歇充电曲线
停止充电一段时间后，继续用减小的充电电流充电。当电池电压再次上升到截止电压时V0时停止充电，往复几次（一般约3~4 次）的充电电流将降低设定的截止电流值。然后进入恒压充电阶段，用恒压充电电池，直到充电电流降低到下限，充电结束。在限制充电电压的条件下，变电流间歇充电法的主充电阶段增加了充电电流，即加快了充电过程，缩短了充电时间。然而，这种充电模式的电路更为复杂和昂贵，通常只考虑在大功率快速充电时使用。
间歇充电变压
在变电流间歇充电法的基础上，研究了变电压间歇充电法。两者的区别在于第一阶段的充电过程，用间歇恒压代替间歇恒压。比较图4(a)和图4(b)，可此可见，恒压间歇充电更符合最佳充电曲线。在每个恒压充电阶段，由于电压恒定，充电电流自然按指数规律下降，符合电池电流可接受率随充电逐渐下降的特点。
- Reflex 快速充电法
Reflex快速充电方法，又称反射充电方法或打嗝充电方法。该方法的每个工作周期包括三个阶段：正充电、反向瞬时放电和停止充电。它在很大程度上解决了电池极化问题，加快了充电速度。但反向放电会缩短锂电池的使用寿命。
Sheng-Yuan Ou和Jen-Hung Tian对Reflex研究了快速充电方法，充电曲线如图5所示，每个充电周期采用2C电流充电时间为10s的Tc，然后停止时间为0.5s的Tr1.反向放电时间为1s的Td，停充时间为0.5s的Tr2.每个充电循环时间为12s。随着充电的进行，充电电流将逐渐减小。实验表明，这种充电方法可以将单个锂电池的充电时间提高到40min，电池温度只升高1.1 ℃，充电效率87.51%。
图5 Reflex 充电曲线
- 智能充电法
智能充电是目前比较先进的充电方式，如图6所示(a)其主要原理是应用du/dt和di/dt控制技术，通过检查电池电压和电流的增量来判断电池的充电状态，动态跟踪电池可接受的充电电流，使充电电流始终靠近电池可接受的最大充电曲线。这样，电池就可以在很少的气体沉淀下快速充电。
图6 智能充电
如图6(b)如图所示，将神经网络与模糊控制相结合，研究了模糊神经网络控制器和神经网络模型，并设计了智能充电控制系统。它不仅具有模糊控制器善于表达人类经验和知识、推理能力强的特点，而且具有直接从控制数据中学习知识和学习能力强的特点。实验证明，智能充电方法在充电过程中电压变化稳定，充电时间短。因此，作为模糊自适应控制方案之一，未来将越来越受到重视。