鉅大LARGE | 點擊量：1339次 | 2021年04月13日
鋰離子電池充電及放電機(jī)制的原理解析
我們經(jīng)常說的鋰離子電池的優(yōu)越性是針關(guān)于傳統(tǒng)的鎳鎘電池（Ni/Cd）和鎳氫電池（Ni/MH）來講的。具有工作電壓高比能量大循環(huán)壽命長自放電率低無記憶效應(yīng)等優(yōu)點。
電池充電最重要的就是這三步：
第一步：判斷電壓<3V，要先進(jìn)行預(yù)充電，0.05C電流；
第二步：判斷3V<電壓<4.2V，恒流充電0.2C~1C電流；
第三步：判斷電壓>4.2V，恒壓充電，電壓為4.20V，電流隨電壓的新增而減少，直到充滿。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
一、鋰離子電池
1、簡述鋰離子電池以及工作原理
鋰離子電池自1990年問世以來，因其卓越的性能得到了迅猛的發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用于社會。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢迅速占領(lǐng)了許多領(lǐng)域，象大家熟知的移動電話、筆記本電腦、小型攝像機(jī)等等。
目前鋰離子電池公認(rèn)的基本原理是所謂的搖椅理論。鋰離子電池的沖放電不是通過傳統(tǒng)的方式實現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移，而是通過鋰離子在層壯物質(zhì)的晶體中的出入，發(fā)生能量變化。在正常沖放電情況下，鋰離子的出入一般只引起層間距的變化，而不會引起晶體結(jié)構(gòu)的破壞，因此從沖放電反映來講，鋰離子電池是一種理想的可逆電池。在沖放電時鋰離子在電池正負(fù)極往返出入，正像搖椅相同在正負(fù)極間搖來搖去，故有人將鋰離子電池形象稱為搖椅電池。
我們經(jīng)常說的鋰離子電池的優(yōu)越性是針關(guān)于傳統(tǒng)的鎳鎘電池（Ni/Cd）和鎳氫電池（Ni/MH）來講的。具有工作電壓高比能量大循環(huán)壽命長自放電率低無記憶效應(yīng)等優(yōu)點。
2、鋰離子電池日常使用過程中的常識
（1）、誤區(qū)：電池激活，前三次充電12小時以上
關(guān)于鋰離子電池的激活問題，眾多的說法是：充電時間一定要超過12小時，反復(fù)做三次，以便激活電池。這種前三次充電要充12小時以上的說法，明顯是從鎳電池（如鎳鎘和鎳氫）延續(xù)下來的說法。所以這種說法，可以說一開始就是誤傳。經(jīng)過抽樣調(diào)查，可以看出有相當(dāng)一部分人混淆了兩種電池的充電方法。
鋰離子電池和鎳電池的充放電特性有非常大的差別，所查閱過的所有嚴(yán)肅的正式技術(shù)資料都強(qiáng)調(diào)過充和過放電會對鋰離子電池、特別是液體鋰離子電池造成巨大的傷害。因而充電最好按照標(biāo)準(zhǔn)時間和標(biāo)準(zhǔn)方法充電，特別是不要進(jìn)行超過12個小時的超長充電。通常，手機(jī)說明書上介紹的充電方法，就是適合該手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)充電方法。
（2）、不益長時間充電、電池完全用完再充電
鋰離子電池的手機(jī)或充電器在電池充滿后都會自動停充，并不存在鎳電充電器所謂的持續(xù)10幾小時的涓流充電。假如鋰離子電池在充滿后，放在充電器上也是也不再充電。
超常時間充電和完全用空電量會造成過度充電和過度放電，將對鋰離子電池的正負(fù)極造成永久的損壞，從分子層面看，過度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，過度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去，而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來。
（3）、電池壽命
有關(guān)鋰離子電池充放電循環(huán)的實驗表，有關(guān)循環(huán)壽命的數(shù)據(jù)列出如下(DOD是放電深度的英文縮寫)：
循環(huán)壽命(10％DOD)：>1000次
循環(huán)壽命(100％DOD)：>200次
從上面數(shù)據(jù)可見，可充電次數(shù)和放電深度有關(guān)，10％DOD時的循環(huán)壽命要比100％DOD的要長很多。當(dāng)然假如折合到實際充電的相對總?cè)萘?0％*1000=100，100％*200=200，后者的完全充放電還是要比較好一些。但是鋰離子電池的壽命重要體現(xiàn)在充放電周期上，這個周期是一個絕對概念，上次使用了30％電力，充滿電，下次又使用了70％的電力，又充滿電，這個剛好是一個充電周期。所以還是遵循鋰離子電池發(fā)明者的口號即用即充，即充即用的方法使用鋰離子電池。
（4）、定期深度充放電進(jìn)行電池校準(zhǔn)
鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、ID、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。這些數(shù)值在使用中會逐漸變化。使用說明中的使用一個月左右應(yīng)該全充放一次的做法重要的用途應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹怠?/p>
二、鋰離子電池的充電方式是限壓橫流方式
重要分三步完成：
第一步：判斷電壓<3V，要先進(jìn)行預(yù)充電，0.05C電流；
第二步：判斷3V<電壓<4.2V，恒流充電0.2C~1C電流；
第三步：判斷電壓>4.2V，恒壓充電，電壓為4.20V，電流隨電壓的新增而減少，直到充滿。
其實今天我就是這一點有些不懂，在網(wǎng)上查了一下，然后上面那些做為常識了解。
充電開始時，應(yīng)先檢測待充電電池的電壓，假如電壓低于3V，要先進(jìn)行預(yù)充電，充電電流為設(shè)定電流的1/10，一般選0.05C左右。電壓升到3V后，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)充電過程。標(biāo)準(zhǔn)充電過程為：以設(shè)定電流進(jìn)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(dāng)電流下降至設(shè)定充電電流的1/10時，充電結(jié)束。
一般鋰離子電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發(fā)熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因為電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)要時間。就跟倒啤酒相同，倒太快的話會出現(xiàn)泡沫，反而不滿。
術(shù)語解釋：充放電電流一般用C作參照，C是對應(yīng)電池容量的數(shù)值。電池容量一般用Ah、mAh表示，如M8的電池容量1200mAh，對應(yīng)的C就是1200mA。0.2C就等于240mA。
下面是鋰離子電池典型充電曲線圖：
三、鋰離子電池的放電，對電池來說，正常使用就是放電過程
鋰離子電池放電只要注意很少的幾點：
1、放電電流不能過大，過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱，有可能會造成永久性的損害；
2、絕對不能過放電！鋰離子電池最怕過放電，一旦放電電壓低于2.7V，將可能導(dǎo)致電池報廢。
下面是一般鋰離子電池的典型放電曲線圖：
從典型放電曲線圖上可以看出，電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。
所以，一般情況下電池大負(fù)荷工作后，減少負(fù)荷會出現(xiàn)電壓回升現(xiàn)象，就是所說的回電現(xiàn)象。
