鋰離子電池充電指南

鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠在正極和負極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+ 在兩個(gè)之間往返嵌入和脫嵌：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。

理論上的充電曲線(xiàn)：

理想的 CCCV(恒流恒壓)鋰電池充電曲線(xiàn)圖：

紅線(xiàn): 充電電量

藍線(xiàn)：充電電流

灰線(xiàn)：電壓

當電池電壓低于3.5V時(shí)，采用固定電流充電，直到電壓達到4.2V左右(CC)電壓到4.2V,這時(shí)保證電壓恒定的情況繼續充電，電流逐漸下降電流下降到最小值，充電一段時(shí)間，確認電池充滿(mǎn)電，停止充電。

充電芯片充電曲線(xiàn)實(shí)現

1，充電芯片啟動(dòng)及短路/開(kāi)路判斷(不同的充電電路有不同的方法)

一種以串聯(lián)很小的電流(1MA),負載，檢查電池電壓是否穩定，如果電池電壓在有效范圍內波動(dòng)，則啟動(dòng)充電流程, 如果電池電壓不穩定，則判斷是否為開(kāi)路或短路(根據電壓或電池溫度電阻來(lái)判斷)

2，預充電

當電池過(guò)放電時(shí)，電壓小于2V 左右，電池電壓過(guò)低，充電芯片通過(guò)很小的電流給電池充電，一般電池為恒流充電電流的0.1倍或更小，通過(guò)一段時(shí)間判斷電池電壓是否變化，如電池電壓不變化表示，電池已壞或處于短路狀態(tài)(電壓為0)，充電器停止充電。

另外短路充電階段，電池電壓逐步少，此時(shí)充電芯片適當輸出充電電流，直到單節電池電壓達到3.0V，大約 10% 的完全充電電流進(jìn)行短時(shí)間“預調節”充電。這樣可以防止電池過(guò)熱，造成電池壽命或安全事故等.

3，快速充電階段(恒流CC)

當電池電壓大于3V左右，此時(shí)根據電池容量，通常以恒定電流對電池。

充電直到電池電壓達到 4.2 V 或 4.35 V(取決于具體電化學(xué)情況)。

4，恒壓充電(CV)

當電池電壓達到 4.2V 或 4.35 V 時(shí)，充電芯片切換到“恒壓”階段以杜絕過(guò)度充電。出色的電池充電芯片可以平穩地管理從恒流到恒壓的轉換，以確保達到最大容量，不會(huì )增加損壞電池的風(fēng)險。保持恒壓會(huì )逐漸降低電流，直到達到約 0.1 C，此時(shí)充電終止。如果充電芯片與充電器保持連接，則會(huì )定期“充滿(mǎn)”電以抵消電池自放電。通常在電池的開(kāi)路電壓降至 4.1 V 至 4.15 V 以下時(shí)啟動(dòng)再次充電，并在再次達到 4.2 V 至 4.35 V 的滿(mǎn)充電壓時(shí)終止充電。

5，過(guò)充介紹

過(guò)度充電會(huì )嚴重降低電池壽命并具有潛在的危險性。一旦離子不再移動(dòng)，施加到電池的大部分電能就會(huì )轉換成熱能。這樣會(huì )造成過(guò)熱，有可能由于電解質(zhì)脫氣而導致爆炸。

電池安全知識：

1. 過(guò)充對電池的影響：

來(lái)自TI的充電電壓和壽命圖

充電電壓越高，初始容量越大

電壓越高，壽命越短

2. 工作時(shí)間/溫度影響：

上圖可以看出

時(shí)間越久，容量下降更快

工作溫度越高，容量下降越快

3. 電池內阻：

100次充放電周期后的容量變化空載容量減少小于1%

100次充放周期后，內阻增加1倍

雙阻抗可將運行時(shí)間減少7%

4. 充電芯片不足的影響

充電不足雖然不危險，但也可能對電池容量產(chǎn)生不利影響。例如，1% 的充電不足就會(huì )使電池容量減少約 8%

不到百分之一的充電不足可以使鋰離子電池容量顯著(zhù)降低。因此，務(wù)必要精確測量充電期間的最終電壓。

由于這些原因，充電芯片應將最終電壓控制在 4.2 V 或 4.35 V 的 ±50 mV 范圍內，并能夠檢測電池何時(shí)充滿(mǎn)電。檢測方法包括確定在恒定電壓階段期間電流何時(shí)降至 0.1 C。對于更基本的充電芯片，則僅充電預定的時(shí)間并假定電池完全充滿(mǎn)。許多充電芯片還包括用于測定電池溫度的裝置，以便在超過(guò)閾值時(shí)可以停止充電。