锂电池充电过程的四个阶段浅谈

日期: 2024-06-09 19:11:16|浏览: 92|编号: 72920

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电池充电过程的四个阶段浅谈

随着新能源技术的不断发展,锂离子电池如今已广泛应用于各类产品中,从大巴车、新能源汽车、电动自行车到家用笔记本、手机、数码相机、iPad等,都离不开锂离子电池。由于其循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%、输出功率高、使用寿命长、不含有毒有害物质等特点,被称为绿色电池。然而锂离子电池使用中的一个重要问题就是安全性,一旦使用不当,轻则影响电池性能和寿命,重则电池燃烧、爆炸。因此,在生产过程中给电池增加防护措施是必不可少的。

锂电池保护板是防止锂离子电池在使用过程中因非法操作而受到损坏的产品,其本质是一块贴有保护芯片的PCB板。板上一般设有B+、B1、B2…Bn、B-、P+、P-、CH-等基本的电源输入输出端子和TH、ID等信息读取端子。B+、B1、B2…Bn、B-直接接电芯输出端,P+、P-、CH-接负载。在锂离子电池实际生产过程中,为保证成品锂电池的质量,检测部门必须对新收到的保护板进行功能测试。

电池充电的正确方法

锂离子电池的用途可以分为三点:

1. 如何给新电池充电

在使用锂电池时,需要注意的是,电池放置一段时间后会进入休眠状态,此时容量低于正常值,使用时间也会缩短。不过锂电池很容易激活,经过3-5次正常的充放电循环,电池就可以被激活,恢复正常容量。由于锂电池本身的特性,决定了它几乎不存在记忆效应,因此在用户手机中新锂电池的激活过程中,不需要特殊的方法或设备。这不仅理论上如此,从我自己的实践来看,从一开始就用标准方法充电的“自然激活”方法是最好的。关于锂电池的“激活”,很多人说充电时间一定要在12小时以上,而且要反复三次,才能激活电池。

这种“前三次充电需充电12小时以上”的说法,显然是延续镍电池(如镍镉、镍氢)的说法。所以这种说法可以说从一开始就是一个误解。锂电池和镍电池的充放电特性有很大的不同,而且我可以很明确的告诉你,我查阅过的所有严肃正规的技术资料都在强调,过充过放对锂电池,特别是液态锂离子电池的伤害非常大。所以充电最好按照标准时间、标准方法,尤其不要充电超过12小时。通常手机说明书上介绍的充电方法,就是适合那款手机的标准充电方法。

另外,装有锂电池的手机或充电器在电池充满电后都会自动停止充电,不存在像镍电池充电器那样持续10小时以上的所谓“涓流”充电。也就是说,如果你的锂电池已经充满电,再把它放在充电器上也是没用的。而且我们谁也不能保证电池的充放电保护电路特性永不改变、质量万无一失,所以你的电池会长期处于危险的边缘。这也是我们反对长时间充电的另一个原因。另外,有些手机,充电后如果超过一定时间不拔下充电器,系统不但不会停止充电,还会开始放电-充电循环。或许厂商这样做有自己的目的,但对电池和手机/充电器的寿命显然是不利的。

同时长充电耗时较长,往往需要在夜间进行。从我国电网的情况来看,很多地方夜间电压较高,波动较大。前面也说了,锂电池非常娇气,对充放电波动的承受能力比镍电池要差很多,这就带来了额外的风险。另外,还有一个不可忽视的方面,就是锂电池也不适合过放电,这对锂电池也是非常不利的。这就引出了下面的问题。

2. 正常使用时什么时候开始充电?

在我们论坛上经常会看到这样的说法,因为充放电次数是有限的,所以手机电池要尽量用完电再充电。但我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表,上面列出了关于循环寿命的数据,如下:

循环寿命(10%DOD):》1000次

循环寿命(100%DOD):》200次

DOD是放电深度的缩写,从表中可以看出,充电次数和放电深度有关,10%DOD下的循环寿命比100%DOD下的循环寿命长很多。当然,如果换算成实际充电相对总容量:10%*1000=100,100%*200=200,对于完全充放电来说,后者还是比较好的,不过前面这位网友的说法需要修改一下:一般情况下,按照电池剩余电量用完的原则,应该有保留地给电池充电,但是如果你的电池预计第二天用不了一整天,那么就应该及时开始充电。当然,如果你愿意把充电器带到办公室,那就另当别论了。

当你需要给手机充电以应对预计会导致通讯繁忙的重要事件时,即使电池还剩下很多电量,你也可以提前充电,因为你并没有真正损失“1”次充电循环寿命,也就是“0.x”次,而且往往这个x很小。剩余电量用完再充电的原则并不意味着要走极端。和长充电一样流行的一句话是“尽量把手机的电量用完,最好用到自动关机为止。”

这种做法其实只用在镍电池上,避免记忆效应。很遗憾,锂电池上也流传着这种做法。曾经有一个例子,有人不给手机充电,继续使用,直到低电量警告出现后自动关机。结果,这个例子中的手机在随后的充电和开机过程中没有反应,不得不送去客服维修。这其实是因为电池过度放电导致电压过低,不适合正常充电和开机。

3、锂电池手机的正确处理方法

综上所述,我对锂电池手机充电和放电最重要的提示是:

1、按标准时间和程序充电,即使前三次也要按要求充电;

2、当手机电量不足时,应尽量尽快开始充电;

3、锂电池不需要特殊方法激活,锂电池在手机正常使用过程中会自然激活,如果硬要用现在流行的“前三次12小时超长充电激活”的方法,其实是行不通的。所以一切追求12小时超长充电,用锂电池手机到自动关机为止的做法都是错误的。如果你之前已经按照错误的说法去做了,请及时改正,或许还不算晚。当然,如果手机和充电器本身的保护、控制电路质量好,对锂电池的保护还是相当有保障的。所以了解充电规律是关键,有些情况下可以做出一些让步。

比如你发现晚上睡觉前必须给手机充电,那么你也可以在睡觉前开始充电,关键是要知道什么是正确的方法,不要刻意按照错误的指示去做。

锂电池充电过程的四个阶段

充电或放电速率通常用电池容量来表示。这个速率称为C速率。C速率等于特定条件下的充电或放电电流,定义如下:

我= M × Cn

在:

I = 充电或放电电流,A

M = C 的倍数或分数

C = 额定容量值,Ah

N = 小时数(对应于 C)。

以 1x C 速率放电的电池将在一小时内释放出标称额定容量。例如,如果标称容量为,则 1C 放电速率对应放电电流为,而 C/10 速率对应放电电流为 100mA。

通常厂家规定的电池容量是指n=5时的容量,也就是放电5小时的容量。比如上面的电池在200mA恒流放电时可以提供5小时的工作时间,理论上恒流放电时电池可以提供1小时的工作时间,但实际情况中由于大电池在放电过程中效率会下降,所以此时的工作时间会不足1小时。

那么如何才能正确给锂离子电池充电呢?最适合锂离子电池的充电过程可以分为四个阶段:涓流充电、恒流充电、恒压充电和充电终止。

第 1 阶段:涓流充电 - 涓流充电用于对完全放电的电池进行预充电(恢复充电)。当电池电压低于约 3V 时,使用最大 0.1C 的恒定电流对电池进行充电。

第 2 阶段:恒流充电 - 当电池电压升至涓流充电阈值以上时,充电电流会增加,以进行恒流充电。恒流充电的电流在 0.2C 和 1.0C 之间。恒流充电期间的电流不需要非常精确的电流,准恒流也可以接受。在线性充电器设计中,电流通常随着电池电压的增加而增加,以最大限度地减少传输晶体管的散热问题。

大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间,因此这种做法不可取。当以较大的电流充电时,由于电极反应的过压和电池内部阻抗上的电压上升,电池电压会上升得更快。恒流充电阶段会变短,但由于接下来的恒压充电阶段的时间会相应增加,所以总的充电周期时间并不会缩短。

阶段 3:恒压充电 - 当电池电压升至 4.2V 时,恒流充电结束,恒压充电阶段开始。为获得最佳性能,电压调节公差应优于 +1%。

第 4 阶段:充电终止 - 与镍电池不同,不建议对锂离子电池进行连续涓流充电。连续涓流充电会导致金属锂发生极板电镀。这会使电池不稳定,并可能导致突然、自发的快速崩解。

典型的充电终止方法有两种:使用最小充电电流判断或使用定时器(或两者结合)。最小电流法在恒压充电阶段监测充电电流,当充电电流减小到0.02C至0.07C范围内时终止充电。第二种方法从恒压充电阶段开始,在连续充电两小时后终止充电过程。

上述四阶段充电方法需要大约 2.5 到 3 小时才能充满完全放电的电池。高级充电器还使用更多安全措施。例如,如果电池温度超过指定范围(通常为 0°C 至 45°C),充电将暂停。

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