鋰電池助力自行車廠家淺談鋰電池充電的原理
鋰離子電池的充電過程可以分為四個(gè)階段:涓流充電(低壓預(yù)充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。
鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓,從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命,簡化充電器的操作,其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關(guān)斷充電器、電池部分放電后自動(dòng)啟動(dòng)充電等。鋰電池的充電方式是限壓恒流,都是由IC芯片控制的,典型的充電方式是:先檢測待充電電池的電壓,如果電壓低于3V,要先進(jìn)行預(yù)充電,充電電流為設(shè)定電流的1/10,電壓升到3V后,進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)充電過程。標(biāo)準(zhǔn)充電過程為:以設(shè)定電流進(jìn)行恒流充電,電池電壓升到4.20V時(shí),改為恒壓充電,保持充電電壓為 4.20V。此時(shí),充電電流逐漸下降,當(dāng)電流下降至設(shè)定充電電流的1/10時(shí),充電結(jié)束。
四個(gè)階段
1、涓流充電
涓流充電用來先對完全放電的電池單元進(jìn)行預(yù)充(恢復(fù)性充電)。在電池電壓低于3V左右時(shí)采用涓流充電,涓流充電電流是恒流充電電流的十分之一即0.1c(以恒定充電電流為1A舉例,則涓流充電電流為100mA)。
2、恒流充電
當(dāng)電池電壓上升到涓流充電閾值以上時(shí),提高充電電流進(jìn)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(jié)電池設(shè)定的此電壓為3.0-4.2V。
3、恒壓充電
當(dāng)電池電壓上升到4.2V時(shí),恒流充電結(jié)束,開始恒壓充電階段。電流根據(jù)電芯的飽和程度,隨著充電過程的繼續(xù),充電電流由大值慢慢減小,當(dāng)減小到0.01C時(shí),認(rèn)為充電終止。(C是以電池標(biāo)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。)
4、充電終止
有兩種典型的充電終止方法:
一種:采用小充電電流判斷或采用定時(shí)器(或者兩者的結(jié)合)。小電流法監(jiān)視恒壓充電階段的充電電流,并在充電電流減小到0.02C至0.07C范圍時(shí)終止充電。
二種:從恒壓充電階段開始時(shí)計(jì)時(shí),持續(xù)充電兩個(gè)小時(shí)后終止充電過程。
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(shí)。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℃),那么充電會(huì)暫停。充電結(jié)束后,如檢測到電池電壓低于3.89V將重新充電。
1、鋰電池的充電
由于鋰電池的結(jié)構(gòu)特性,高充電終止電壓應(yīng)為4.2V,不能過沖,否則會(huì)因正極的鋰離子拿走太多,而使電池報(bào)廢。其充放電要求較高,可采用專用的恒流、恒壓充電器進(jìn)行充電。通常恒流充電至4.2V/節(jié)后轉(zhuǎn)入恒壓充電,當(dāng)恒壓充電電流降至100mA以內(nèi)時(shí),應(yīng)停止充電。充電電流(mA)= 0.1~1.5倍電池容量(例如1000mAh的電池,其充電電流可控制在100~1500mA之間)。常規(guī)充電電流可選擇在0.5倍電池容量左右,充電時(shí)間約為2~3小時(shí)。
2、鋰電池的放電
因鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所致,放電時(shí)鋰電池不能全部移向正極,必須保留一部分鋰離子在負(fù)極,來保證在下次充電時(shí)鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則,電池壽命就相應(yīng)縮短。為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子,就要嚴(yán)格限制放電終止低電壓,也就是說鋰離子電池不能過放電。放電終止電壓通常為3.0V/節(jié),低不能低于2.5V/節(jié)。電池放電時(shí)間長短與電池容量、放電電流大小有關(guān)。電池放電時(shí)間(小時(shí))= 電池容量 /放電電流。鋰電池放電電流(mA)不應(yīng)超過電池容量的3倍(例如1000mAh電池,則放電電流應(yīng)嚴(yán)格控制在3A以內(nèi)),否則會(huì)使電池?fù)p壞。