多串锂离子电池充电解决方案
锂离子电池凭借其高能量密度、体积小、重量轻等特点，在手机、笔记本电脑市场已经全面取代了其他电池，市场占有率几乎达到100%。目前，锂离子电池正快速延伸到电动工具等应用领域，其广阔的市场前景越来越受到业界的认可。然而，与镍氢、镍镉、铅酸电池相比，要想更快地推动锂离子电池的应用和发展，必须不断提高其安全性和使用寿命。本文将从充电器的角度探讨一种新的充电解决方案，以提高锂离子电池的安全性、延长电池的使用寿命、降低充电器的成本。
在使用电池的过程中，我们经常会听到电池行业有这样一句话：“电池在使用过程中很少损坏，但充电损坏更大”。这句话我们可以理解为不正确的充电条件或方法会更容易损坏电池，降低电池寿命。以18650钴酸锂离子电池为例，充电过温时，在70℃左右：电解液界面（SEI）模块开始分解并产生热量；在120℃左右：电解液和正极开始热分解，导致气体逸出和温度快速上升；在260℃左右：电池爆炸。或者充电过压，过压5.5V，容易引起锂金属析出、溶剂氧化、温度升高，形成恶性循环，甚至电池起火爆炸。因此，下面就让我们一起来探讨一下如何充电的重要问题。
为什么需要预充电？
电池的工作电压范围从2.5V（碳负极电池：3V，0%电量）到4.2V（100%电量），当电压低于2.5V时，电池放电终止。同时，由于放电回路关闭，内部保护电路的电流损耗也降到最低。当然，在实际应用中，由于内部材料不同，放电终止电压可以在2.5V-3.0V范围内。当电压超过4.2V时，充电回路终止，保护电池安全；而当单体电池的工作电压降到3.0V以下时，我们可以认为是过放电状态，放电回路终止，保护电池安全。因此，电池不使用时，应先充电至20%电量，然后采取防潮方式保存。
由于锂离子电池能量密度较高，因此电池使用过程中应严格避免过充过放。过放会导致活性物质难以恢复。如果此时直接进入快充模式（大电流），会损坏电池，影响使用寿命，还可能造成安全隐患。需要先用小电流（C/10）充电至2.5V至3.0V，再转为快充。
虽然目前锂离子电池在应用中都配有保护板，在正常情况下，过放的概率很小，但如果没有预充电功能，这两种情况还是有可能存在过放的隐患。一是保护板失效，二是长期存放后的自放电率（5%-10%/月）。因此，小电流预充电可以有效解决过放电池的充电问题。
但充电电流也不是越大越好，以单节锂离子电池为例，其充电方式包括恒流和恒压充电过程，恒压通常为4.2V（以电池为例），恒流设定值为0.1C~1C。大电流充电虽然会缩短充电时间，但也会缩短电池的使用周期，降低容量，因此需要选择合适的恒流值进行充电。
下面是4.2V/cell时不同充电电流与电池容量关系的曲线（图1），我们可以看到，经过大约500次的充放电循环后，小电流充电的电池容量明显大于大电流充电的电池容量。
恒压充电时的电压精度要求
作为高能量密度的电池，过充对锂离子电池的危害非常大，容易引起膨胀、漏液，甚至爆炸。而且过充容易加速电池内电解液的反应，缩短电池的使用寿命。因此，精准的恒压充电对锂离子电池的使用寿命意义重大。
为了使电池充满电，恒压和终止电压的精度应在1%以内。以钴酸锂离子电池为例，最好尽可能接近4.2V，但不能超过4.2V。这种高精度电压充电方式可以减少钴的溶解，稳定层状结构，防止其涂层发生相变，提高循环性能，保持高容量。此外，即使是轻微的过压也会带来两个现象的变化：电池初始容量的降低和电池循环寿命的降低。
当多块锂离子电池串联时，为了保证电池的最大容量和寿命，有时要求精度在0.5%以内，因此充电电压的精确控制是锂离子电池充电器的一项关键技术。
目前大家对锂电池的充电电压有一个误区，认为有了电池保护板，就不用担心电压准确度问题了，这种认识是不可取的。因为电池保护板的目的是为了对可能发生的意外提供及时的保护，它考虑更多的是安全因素而不是性能因素。例如以4.2V的电芯为例，保护板的过压保护参数为4.30V（有些可能要求4.4V），如果每次都过充，以4.30V作为充电截止点，电池容量也会很快衰减。
为什么需要充电定时器？
某充电器生产厂家曾说，经常碰到充电器用户退货，说是充电器坏了，因为电池充了一天电还是没充满，充电器灯也不亮，一直是红色的。但厂家实际测量充电器时，发现一切正常，符合出厂要求。问题出在哪里呢？这主要是因为充电器没有考虑到电池老化后自放电的增加，如果充电截止电流设置过小，老化的电池达不到设定的充电完成点，就会使用户误判，以为充电器坏了。
充电定时器的作用是防止已损坏或过度循环的锂电池在充电截止期间，自放电过大，使电池难以进入EOC状态（高于判断电流）。一方面可能让用户误判电池未充满电，另一方面也可能因为充电时间过长导致电池过热膨胀，甚至发生危险。
考虑到这些因素，O2 Micro（）新推出的多节锂离子电池充电芯片是一个完整的解决方案。它是专用的充电管理集成芯片，具有精确的电压、电流输出和多重保护，并提供六段充电控制模式，方便系统设计，成本低廉。主要用于轻型电动车、电动自行车和电动工具中的多节锂离子电池组。
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此外，它还具有高精度充电电压（
图4为锂离子电池充电曲线，通过与前端PWM芯片的结合，可以帮助用户快速实现安全、高效、低成本的锂离子电池充电器设计。