鋰離子電池的線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)式充電解決方案

鋰離子充電

　　充電或放電速率通常根據電池容量來(lái)表示。這一速度稱(chēng)為C速率。C速率等于特定條件下的充電或放電電流，定義如下：

　　I=M×Cn

　　其中：

　　I = 充電或放電電流，A

　　M = C的倍數或分數

　　C = 額定容量的數值，Ah

　　N = 小時(shí)數(對應于C)。

　　以1倍C速率放電的電池將在一個(gè)小時(shí)內釋放標稱(chēng)的額定容量。例如，如果標稱(chēng)容量是1000mAhr，那么1C的放電速率對應于1000mA的放電電流，C/10的速率對應100mA的放電電流。

　　通常生產(chǎn)商標定的電池容量都是指n=5時(shí)，即5小時(shí)放電的容量。例如，上述電池在200mA恒流放電時(shí)能夠提供5小時(shí)的工作時(shí)間。理論上該電池在1000mA恒流放電時(shí)能夠提供1小時(shí)的工作時(shí)間。然而實(shí)際上由于大電池放電時(shí)效能降低，此時(shí)的工作時(shí)間將小于1小時(shí)。

　　那么怎樣才能正確地為鋰離子電池充電呢?鋰離子電池最適合的充電過(guò)程可以分為四個(gè)階段：涓流充電、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。參考圖1。

　　階段1：涓流充電——涓流充電用來(lái)先對完全放電的電池單元進(jìn)行預充(恢復性充電)。在電池電壓低于3V左右時(shí)，先采用最大0.1C的恒定電流對電池進(jìn)行充電。

　　階段2：恒流充電——當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。恒流充電時(shí)的電流并不要求十分精確，準恒定電流也可以。在線(xiàn)性充電器設計中，電流經(jīng)常隨著(zhù)電池電壓的上升而上升，以盡量減輕傳輸晶體管上的 散熱問(wèn)題。

　　大于1C的恒流充電并不會(huì )縮短整個(gè)充電周期時(shí)間，因此這種做法不可取。當以更高電流充電時(shí)，由于電極反應的過(guò)壓以及電池內部阻抗上的電壓上升，電池電壓會(huì )更快速地上升。恒流充電階段會(huì )變短，但由于下面恒壓充電階段的時(shí)間會(huì )相應增加，因此總的充電周期時(shí)間并不會(huì )縮短。

　　階段3：恒壓充電—— 當電池電壓上升到4.2V時(shí)，恒流充電結束，開(kāi)始恒壓充電階段。為使性能達到最佳，穩壓容差應當優(yōu)于+1%。

　　階段4：充電終止——與鎳電池不同，并不建議對鋰離子電池連續涓流充電。連續涓流充電會(huì )導致金屬鋰出現極板電鍍效應。這會(huì )使電池不穩定，并且有可能導致突然的自動(dòng)快速解體。

　　有兩種典型的充電終止方法：采用最小充電電流判斷或采用定時(shí)器(或者兩者的結合)。最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(shí)終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開(kāi)始時(shí)計時(shí)，持續充電兩個(gè)小時(shí)后終止充電過(guò)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)。高級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。