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、充電完成后關斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。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,要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,電壓升到3V后,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。
四個階段
1、涓流充電
涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。在電池電壓低于3V左右時采用涓流充電,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。
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,充電電流由大值慢慢減小,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。)
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器(或者兩者的結合)。小電流法監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范圍時終止充電。
二種:從恒壓充電階段開始時計時,持續充電兩個小時后終止充電過程。
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。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℃),那么充電會暫停。充電結束后,如檢測到電池電壓低于3.89V將重新充電。
1、鋰電池的充電
由于鋰電池的結構特性,高充電終止電壓應為4.2V,不能過沖,否則會因正極的鋰離子拿走太多,而使電池報廢。其充放電要求較高,可采用專用的恒流、恒壓充電器進行充電。通常恒流充電至4.2V/節后轉入恒壓充電,當恒壓充電電流降至100mA以內時,應停止充電。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)。常規充電電流可選擇在0.5倍電池容量左右,充電時間約為2~3小時。
2、鋰電池的放電
因鋰電池的內部結構所致,放電時鋰電池不能全部移向正極,必須保留一部分鋰離子在負極,來保證在下次充電時鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則,電池壽命就相應縮短。為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子,就要嚴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,低不能低于2.5V/節。電池放電時間長短與電池容量、放電電流大小有關。電池放電時間(小時)= 電池容量 /放電電流。鋰電池放電電流(mA)不應超過電池容量的3倍(例如1000mAh電池,則放電電流應嚴格控制在3A以內),否則會使電池損壞。