“全方位無死角”剖析鋰電池的充電原理
發布時間:2014-11-07 責任編輯:echolady
【導讀】提到鋰電池,大家耳熟能詳,因為鋰電池已經成為生活中的不可替代品。今天小編為大家分四個階段講解鋰電池的充電原理。
鋰離子電池的充電過程可以分為四個階段:涓流充電(低壓預充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。
鋰電池充電器的(de)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)是(shi)特(te)定(ding)的(de)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)和(he)充(chong)電(dian)電(dian)壓(ya),從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)電(dian)池(chi)安(an)全(quan)充(chong)電(dian)。增(zeng)加(jia)其(qi)它(ta)充(chong)電(dian)輔(fu)助(zhu)功(gong)能(neng)是(shi)為(wei)了(le)改(gai)善(shan)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming),簡(jian)化(hua)充(chong)電(dian)器(qi)的(de)操(cao)作(zuo),其(qi)中(zhong)包(bao)括(kuo)給(gei)過(guo)放(fang)電(dian)的(de)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)涓(juan)流(liu)充(chong)電(dian)、電池電壓檢測、輸入電流限製、充電完成後關斷充電器、電池部分放電後自動啟動充電等。
鋰電池的充電方式是限壓恒流,都是由IC芯片控製的,典型的充電方式是:先檢測待充電電池的電壓,如果電壓低於3V,要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,電壓升到3V後,進入標準充電過程。標準充電過程為:以設定電流進行恒流充電,電池電壓升到4.20V時,改為恒壓充電,保持充電電壓為 4.20V。此時,充電電流逐漸下降,當電流下降至設定充電電流的1/10時,充電結束。下圖為充電曲線。

圖1:充電曲線
階段2:恒流充電——當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時,提高充電電流進行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C至 1.0C之間。電池電壓隨著恒流充電過程逐步升高,一般單節電池設定的此電壓為3.0-4.2V.
階段3:恒壓充電—— 當電池電壓上升到4.2V時,恒流充電結束,開始恒壓充電階段。電流根據電芯的飽和程度,隨著充電過程的繼續充電電流由最大值慢慢減少,當減小到0.01C時,認為充電終止。(C是以電池標稱容量對照電流的一種表示方法,如電池是1000mAh的容量,1C就是充電電流1000mA。)
階段4:充電終止——
有兩種典型的充電終止方法:采用最小充電電流判斷或采用定時器(或者兩者的結合)。最小電流法監視恒壓充電階段的充電電流,並在充電電流減小到0.02C至0.07C範圍時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時,持續充電兩個小時後終止充電過程。
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上述四階段的充電法完成對完全放電電池的充電約需要2.5至3小時。高級充電器還采用了更多安全措施。例如如果電池溫度超出指定窗口(通常為0℃至45℃),那麼充電會暫停.
充電結束後,如檢測到電池電壓低於3.89V將重新充電。

圖3:可以對短路的電池激活的充電方法
手機充電器的工作流程一般為: 1. 檢測電池的電壓,如果低於一個閾值電壓,就要進行涓流充電; 2. 電池充到一定電壓(一般設置為2.9V)時,進行全電流充電; 3. 當電池電壓達到預置電壓(鋰離子電池一般為4.2V)時,開始恒壓充電,同時充電電流降低; 4. 當電流逐漸減小到規定的值時,充電過程結束。電池電壓低於2.5V(Vshort)時,鋰離子電池充電器用25mA的電流預充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時被損壞甚至發生危險。
對於電壓過低的電池需要進行預充,電池電壓低於2.5V(Vshort)時,鋰離子電池充電器用25mA的電流預充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時被損壞甚至發生危險。
充(chong)電(dian)終(zhong)止(zhi)檢(jian)測(ce)除(chu)電(dian)壓(ya)檢(jian)測(ce)外(wai),還(hai)需(xu)采(cai)用(yong)其(qi)他(ta)的(de)輔(fu)助(zhu)方(fang)法(fa)作(zuo)為(wei)防(fang)止(zhi)過(guo)充(chong)的(de)後(hou)備(bei)措(cuo)施(shi),如(ru)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)監(jian)測(ce),檢(jian)測(ce)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)用(yong)電(dian)池(chi)組(zu)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)連(lian)續(xu)檢(jian)測(ce)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du),當(dang)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)超(chao)出(chu)設(she)定(ding)範(fan)圍(wei)時(shi)關(guan)閉(bi)對(dui)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)。
限定充電時間,為電池提供附加保護。
除了上麵的流程描述,它還具有自動重新充電、最小電流終止充電等特性。 yibanlaishuo,hengyachongdianjieshushidexiaodianliuchongdianguochengzhong,dianliudedaxiaoyibanweihengliuchongdianshidianliudeshifenzhiyi。muqianzaililizidianchichongdianqideshejizhong,duishoujichongdianjieshuhouyouyumouzhongyinsufangdiandeqingkuangerzhuanmenshejilejiancedianlu,yidanjiancedaodianchidianyajiangdi,jiuhuizhongxinqidongchongdianguocheng(見上圖)。
ruanjianyaozuodegongzuoshishezhijinrukuaisuchongdiandedianyayuzhi,jinruhengyachongdiandedianyayuzhi,chongdianchaoshishijian,hengliuchongdiandedianliuzhi,hengyachongdiandedianyazhi,chongdianjieshudedianliuyuzhi,zhongduanchuli,tigongsysjiekougeishangcengdouchongdiandezhuangtai,baokuodianchideleixing,dianchizuigaodianya,dianchizuididianya,dianchidangqiandianya,dianchidianliangdebaifenbi,dianchidezhuangtai,chongdiandianliuhedianchiwendudengdeng。
可以用測量電壓的方法估算電池剩餘容量:
4.20V----100%
3.95V----75%
3.85V----50%
3.73V----25%
3.50V----5%
2.75V----0%
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