鉅大LARGE | 點擊量:26896次 | 2018年08月23日
鋰電池充電和放電原理是什么
一、鋰電池
1、簡述鋰電池以及工作原理
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、小型攝像機等等。
目前鋰電池公認的基本原理是所謂的“搖椅理論”。鋰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極往返出入,正像搖椅一樣在正負極間搖來搖去,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)越性是針對于傳統(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。
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%
2、鋰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”
對于鋰電池的“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。
鋰電池和鎳電池的充放電特性有非常大的區(qū)別,所查閱過的所有嚴肅的正式技術(shù)資料都強調(diào)過充和過放電會對鋰電池、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)準時間和標(biāo)準方法充電,特別是不要進行超過12個小時的超長充電。通常,手機說明書上介紹的充電方法,就是適合該手機的標(biāo)準充電方法。
(2)、不益長時間充電、電池完全用完再充電
鋰電池的手機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。如果鋰電池在充滿后,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極造成永久的損壞,從分子層面看,過度放電將導(dǎo)致負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負極碳結(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
關(guān)于鋰離子電池充放電循環(huán)的實驗表,關(guān)于循環(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)然如果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。但是鋰電池的壽命主要體現(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。所以還是遵循鋰電池發(fā)明者的口號“即用即充,即充即用”的方法使用鋰電池。
(4)、定期深度充放電進行電池校準
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”的做法主要的作用應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹怠?/p>
二、鋰電池的充電方式是限壓橫流方式
主要分三步完成:
第一步:判斷電壓<3V,要先進行預(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,電流隨電壓的增加而減少,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,如果電壓低于3V,要先進行預(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,進入標(biāo)準充電過程。標(biāo)準充電過程為:以設(shè)定電流進行恒流充電,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)需要時間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話會產(chǎn)生泡沫,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。
下面是鋰電池典型充電曲線圖:
三、鋰電池的放電,對電池來說,正常使用就是放電過程
鋰電池放電只需要注意很少的幾點:
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。
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