锂離子電池充電線路設計的要求

TIME: 2021-01-05 锂電池百科

锂離子電池的充電程序:涓流充電<250MA左右，逐級緩慢增加，約3分鍾，給電池適應過程>→恒流充電<約700MA，充電的主要過程，可完成電池容量額定值的約85%>>恒壓充電<設定電壓爲8.50V.充電電流逐漸減小，可完成電池容量額定值的約98%>>停止充電<電流小于250MA停止充電，當充電電流下降到0.IC以下時，可以認爲電池已被充滿。因爲不主張滑流充電所以當充電結束時，充電器必須完全關閉或斷開。

要想充分利用锂離子電池容量或延长电池寿命，必须极其严格地控制充电参数。延长锂離子電池寿命的关键是合理选择充电参数，如电流、电压和温度。在充电过程中，施加电压的精度对提高电池的效率和延长电池的寿命具有非常重要的作用。超过充电终止电压将导致过充电，这在短期内会增加电池的供电量，但长期来说则会导致电池失效并产生安全问题。

锂離子電池的充电终止电压每提高1%，电池的初始容量就会增大约5%。这种显而易见的短期增益效应会对锂離子電池的充电/放电次数产生严重的后果。过充电导致了充电次数的减少。另一方面，欠充电尽管不会产生安全问题，但会显著减小电池的容量。

在给锂離子電池充电时，电池两端的电压将会上升，而充电电流将逐渐变小。当充电电流下降到0.1C以下时，可以认为电池已被充满。因为不主张滑流充电（trickle charg）所以当充电结束时，充电器必须完全关闭或断开。一种更快的充电方法是恒流/恒压（CC/CV）充电。当开始充电时，CC/Cv 充电器首先施加一个等价于电池容量C的恒定电流。为防止在恒流充电周期中过充电，需要监视电池封装两端的电压。当电压上升到给定的终止电压时，电路切换到恒压源工作模式。即使电池封装两端的电压达到终止电压，但因为在ESR<内阻>上存在电压降，所以实际的电池电压将低于终止电压。

在恒流充電期間，電池能以接近其終止電壓的高電流速率充電，應不會有任何被施加高電壓和發生過充電的威險。

經恒流充電後，電池的容量將達到其額定值的約85%。在恒流周期結束後，充電器切換到恒壓周期。在恒壓周期，充電器通過監視充電電流來決定是否結束充電。當充電電流減小到電池的0.lC以下時充電周期結束。

保護功能包括防止過放電、過充電、過大的充/放電電流以及避免電池被施加高電壓。

在電池的充電或放電期間，如果任何參數超過了特定電池設置的限制值，電芯與電池終端之間的連接將斷開。

除了電子保護以外，電池還包含機械的二級過流保護器件。一種聚合物正溫度系數（PPTC）過流保護器件被串聯在電池封裝與電芯終端之間。

當發生過流時，PPIC器件從低阻抗狀態轉換到高阻抗狀態，從而保護了電路。器件因12R發熱效應産生的熱量導致它的溫度上升，而上述變化正是器件溫度快速增高的結果。

充電周期從插入電源變壓器開始。在這個階段，一個電流源向電池終端施加50mA電流，同時監視電壓。如果電池兩端的電壓高于3.0V，表示電池的狀況良好，那麽恒流充電周期將啓動。電流的幅度是電池容量的函數，這可以參考電池制造商推薦的數值。典型充電電流是1C，但一些電池需要更低的充電電流。

在恒流周期，锂離子電池被充电到容量的80-85左右。在恒流周期结束之后，恒压周期开始启动。在这个周期，电池的充电电流为lcmarger=（Vau-kl）/ESR。在充电过程中，Vcl不断升高而充电电流随之下降。当电流下降到预置的充电结束（EOC）电流以下时，充电终止。通常，推荐的EOC电流水平为0.1C、0.15C和0.2C。一旦检测到EOC电流，充电周期结束。在这时，充电器电路关闭。

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