中心議題：

• 新型多串鋰電池充電解決方案
• 充電4大問題討論

解決方案：

• 新型多串鋰離子電池充電芯OZ8981解決方案

鋰離子電池以高能量密度、體積小、重量輕等優勢


，在手機、筆記本電腦市場
，它已經完全取代其他電池，擁有100%的占有率；目前
，鋰離子電池正迅速延伸入 電動工具

、電動自行車、及其他的應用中
，它廣闊的市場前景也越來越得到業界的認同。然而與鎳氫、鎳鎘

、鉛酸電池相比，要更快地推動鋰離子電池的應用和發 展(zhan)

，我(wo)們(men)就(jiu)必(bi)須(xu)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)它(ta)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。本(ben)文(wen)將(jiang)從(cong)充(chong)電(dian)器(qi)角(jiao)度(du)，討(tao)論(lun)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)的(de)充(chong)電(dian)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)以(yi)提(ti)高(gao)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)安(an)全(quan)性(xing)，延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，同(tong)時(shi)降(jiang)低(di)充(chong) 電器的成本。

在使用電池的過程中，我們常會聽到電池業者這樣的一句話：“電池使用中壞的少，更多的是被充壞的”。這句話我們可以理解為
，不正確的充電條件或方法將更容 易損害電池、降低電池的壽命。以18650鈷酸鋰離子電池為例

，（1）充電過溫，在70℃左右：電解質界麵(SEI)模開始分解並發熱
；120℃左右：電 解質、正極開始熱分解
，造成析氣並使溫度迅速上升；在到260℃左右：電池爆炸。（2）充電過壓，以過壓5.5V來看，鋰金屬析出
，溶劑被氧化
，溫度上 升，產生惡性循環，電池著火
、爆炸。可見惡劣的充電方法會對電池特性產生嚴重的影響。

因此
，關於如何充電
，我們共同來探討下麵的幾個重要的問題：

（1）為什麼需要預充功能
？
電池工作電壓從2.5V(碳負極電池:3V)(電量:0%)到4.2V(電量:100%)。當電壓小於2.5V時，放電終止。同時內部保護電路的電流損耗 也降為最低(放電回路關閉)。當然,實際應用中，由於不同的內部材質以及更好的保護電池，放電終止電壓可在2.5V~3.0V範圍。當電壓超過4.2V 時，充電回路終止，以保護電池安全；而當單體電池工作電壓降到3.0V以下，我們即可認為過放電狀態，放電回路終止
，以保護電池安全。電池不用時，應將電 池充電到保有20%的電量，再進行防潮保存；

由you於yu鋰li離li子zi電dian池chi具ju有you較jiao高gao的de能neng量liang比bi，因yin此ci在zai電dian池chi使shi用yong中zhong要yao嚴yan格ge避bi免mian過guo充chong過guo放fang的de現xian象xiang。過guo放fang會hui導dao致zhi活huo性xing物wu質zhi的de恢hui複fu困kun難nan，此ci時shi如ru果guo直zhi接jie進jin入ru快kuai速su衝chong電dian模mo式shi(大電流)， 會對電池產生損害，影響使用壽命，並可能因此帶來隱形危險。先以小電流(C/10)充到2.5V或3.0V
，再轉換成快充是必要的
；

suiranmuqianlilizidianchizaiyingyongzhongdoudaiyoubaohuban
，zaizhengchangdeqingkuangxia，fashengguofangdejilvhuihenxiao，danbujiayuchonggongneng
，zaiyixiadeqingkuanghaishikenengdailaiguofangdeyinhuan：

保護板失效
；

長時間放置(5%~10%/月)的自放電率；

因此小電流預充功能可有效解決過放電池的充電問題。

（2）充電電流是否越大越好？
以單體鋰離子電池為例，它的充電方式都包括恒流、恒壓充電過程，恒壓通常為4.2V(以LiCoO2電池為例)
，恒流設置值為0.1C ~ 1C。雖然大電流的充電會縮短充電時間

，但也會造成電池生命周期的縮短和容量的降低，因此我們需選擇恰當的恒流值進行充電。

下麵是一個4.2V/900mAH LiCoO2電芯的不同電流充電與電池容量的關係曲線(參圖一)
，我們可以看出大約500個充放周期後
，小電流充電的電池容量明顯大於大電流充電的電池容量。

（3）恒壓充電時的電壓精度要求？
作zuo為wei高gao能neng量liang密mi度du的de電dian池chi
，過guo充chong對dui鋰li離li子zi電dian池chi有you著zhe很hen大da的de危wei害hai，有you可ke能neng會hui膨peng脹zhang和he漏lou液ye，往wang往wang也ye會hui發fa生sheng爆bao炸zha
，而er且qie過guo充chong電dian容rong易yi造zao成cheng電dian池chi裏li麵mian的de電dian解jie物wu質zhi加jia快kuai的de反fan應ying而er造zao成cheng電dian池chi的de使shi用yong壽shou命ming減jian短duan
，因yin此ci準zhun確que的de恒heng壓ya充chong電dian值zhi對dui鋰li離li子zi電dian池chi有you著zhe重zhong要yao的de意yi義yi。

為了更充分的充飽電，要保證恒壓值和終止電壓值的精度在1%之內。以鈷酸鋰離子電池為例，最好盡可能接近4.2V，但又不超過4.2V，這種高精度的電壓充電法，可以減少鈷的溶解
，穩定LiCoO2的層狀結構

，使它的包覆不發生相變，提高循環性能
，並保持高容量，參圖二。

由圖三可看出，即使輕微的過壓也會帶來兩個現象的改變：（a）電池初始容量增加


；（b）電池循環壽命降低。

在多節鋰離子電池串聯的情況下, 為保證獲到最大的電池容量和壽命, 有時1%的精度也不能滿足應用的要求, 因此有時甚至要求精度達到0.5%以內。 所以說, 充電電壓的精度控製是鋰離子電池充電器的一個關鍵。

目(mu)前(qian)對(dui)鋰(li)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)電(dian)壓(ya)有(you)這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)誤(wu)解(jie)，認(ren)為(wei)有(you)了(le)電(dian)池(chi)保(bao)護(hu)板(ban)
，在(zai)電(dian)壓(ya)精(jing)度(du)上(shang)不(bu)必(bi)關(guan)心(xin)，這(zhe)是(shi)不(bu)可(ke)取(qu)的(de)。因(yin)為(wei)電(dian)池(chi)保(bao)護(hu)板(ban)是(shi)用(yong)於(yu)對(dui)可(ke)能(neng)的(de)意(yi)外(wai)事(shi)故(gu)進(jin)行(xing)及(ji)時(shi)的(de)保(bao)護(hu)， 它考慮的比較多的是安全因素，而不是性能因素。比如以4.2V的電芯為例，保護板的過壓保護參數是4.30V（有的可能會要4.4V),假如每次都過充， 以4.30V作為充電截止點,電池容量也會很快衰減的。[page]

（4）為什麼需要充電定時器
？
zengyouyichongdianqichangjiagenwojiang，tamenyiqianchangpengdaoguolaituihuodechongdianqiyonghushuochongdianqihuaile，yuanyinshidianchichongleyitian，dianchidouchongbubao，chongdianqibuzhuandeng，yizhishihongdeng。kechangjiaduichongdian 器(qi)實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)時(shi)，又(you)發(fa)現(xian)它(ta)是(shi)正(zheng)常(chang)的(de)，符(fu)合(he)出(chu)廠(chang)要(yao)求(qiu)。這(zhe)是(shi)什(shen)麼(me)問(wen)題(ti)呢(ne)？這(zhe)主(zhu)要(yao)是(shi)因(yin)為(wei)這(zhe)充(chong)電(dian)器(qi)沒(mei)考(kao)慮(lv)到(dao)電(dian)池(chi)的(de)老(lao)化(hua)後(hou)自(zi)放(fang)電(dian)變(bian)大(da)。如(ru)果(guo)截(jie)止(zhi)充(chong)電(dian)的(de)電(dian)流(liu)設(she)置(zhi)過(guo)小(xiao)
，將(jiang) 使得老化的電池一直達不到充電完成的設置點，從而使得用戶產生誤判，認為充電器已壞。

充電定時器的作用就是防止已損害的或過多循環的鋰電池，在充電的截止段，由於自放電過大
，使電池難以進入EOC的狀態(高於判斷電流)
，一方麵給用戶帶來電池充不飽的誤判
，另一方麵也可能由於過長時間的充電
，帶來電池過熱膨脹，甚至危險。

針對這些因素考量，凹凸科技(O2Micro)推出的新型多串鋰離子電池充電芯OZ8981已是一各完善的解決方案。OZ8981是一個專用的充電管理集 成cheng芯xin片pian，它ta帶dai精jing確que電dian壓ya，電dian流liu輸shu出chu和he多duo重zhong保bao護hu

，並bing提ti供gong六liu階jie段duan充chong電dian控kong製zhi模mo式shi，係xi統tong設she計ji方fang便bian且qie成cheng本ben低di。它ta主zhu要yao針zhen對dui用yong於yu輕qing型xing電dian動dong汽qi車che，電dian動dong自zi行xing車che和he電dian動dong工gong具ju上shang多duo節jie 鋰離子電池包。

OZ8981具體包括了如下功能:
·單芯片集成充電控製器
·高效的誤差放大器輸出
·支持0V脈衝充電、預充電
、恒流充電、恒壓充電、截止充電、自動再充電六階段智能充電控製
·支持對預充電的啟動電壓
、恒流充電值、恒壓充電值及截止充電電流值進行靈活設置
·高精準充電電壓(<1%)和電流(<5%)輸出

；通過外部電阻調整，電壓輸出精度可<0.5%
·支持雙充電定時器保護--預充電定時, 恒壓充電定時（最大: 5小時, 或不使用)
·支持雙溫度保護--芯片內部溫度保護(115℃), 外部過高溫保護(默認：44℃)和過低溫保護(默認：2℃)
，外部溫度保護點可外部靈活設置
·支持充電過壓保護, 過流保護
，短路保護
·支持電池自動接入檢測
·支持充電狀態的直接LED顯示
·高性價比, 高可靠性
·通用封裝：SOP16

OZ8981鋰離子電池充電曲線圖：

通過與前端PWM芯片的結合，OZ8981將幫用戶快速的實現安全高效且低成本的鋰離子電池充電器設計。