鋰離子電池充電方式及使用方法是什么？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-22 12:53
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不同的充電方式是影響單體鋰離子電池性能和使用壽命的重要因素. 合適的充電方式不僅能夠最大限度的發(fā)揮電池的容量, 而且可以延長(zhǎng)電池的使用壽命. 這種影響主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:
(1) 電壓的影響. 一方面, 在充電過(guò)程中要嚴(yán)格控制電池電壓不能超過(guò)充電限制電壓, 超過(guò)充電限制電壓稱為過(guò)充, 輕微過(guò)充多次會(huì)導(dǎo)致電池容量減小, 電池發(fā)生變形, 過(guò)充嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致電池發(fā)生爆炸. 另一方面, 在充電結(jié)束后, 應(yīng)使電池電壓盡量接近滿充電壓, 否則會(huì)導(dǎo)致電池容量大大降低。
(2) 電流的影響. 鋰離子電池可接受的充電電流是有限的, 若充電電流高于這個(gè)上限值, 會(huì)造成電池中電解液發(fā)生析氣反應(yīng), 大量發(fā)熱, 使電池溫度急劇上升。
(3) 溫度的影響. 鋰離子電池溫度過(guò)高, 會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生一系列反應(yīng), 電池可能爆炸, 因此在充電過(guò)程中, 要及時(shí)監(jiān)測(cè)電池溫度情況并對(duì)其加以控制。
選擇合適的充電方法可以提高充電效率, 延長(zhǎng)使用壽命. 鋰離子電池的充電方法有很多種, 常用的充電方法有恒定電流充電法、恒定電壓充電法、恒流/ 恒壓充電法、變流充電法、脈沖充電法、間歇充電法等。
1.1 恒定電壓充電法
恒定電壓充電法是指在充電過(guò)程中以恒定電壓對(duì)電池進(jìn)行充電. 在這個(gè)過(guò)程中, 充電電流滿足公式: I =(U – E)/R(式中: I 為充電電流, U 為充電電壓, E 為電池電壓, R 為充電回路電阻)。
在充電初期, 由于電池電勢(shì)較低, 因此充電電流較大, 隨著充電過(guò)程的進(jìn)行, 電池電勢(shì)逐漸升高, 充電電流逐漸減小. 恒壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且充電電流比較接近可接受充電電流, 具有一定的自適應(yīng)性, 但在充電初期電流比較大, 有可能造成電池溫度上升過(guò)快, 對(duì)電池帶來(lái)不利影響。
1.2 恒定電流充電法
恒定電流充電法是指在充電過(guò)程中全程以恒定不變電流進(jìn)行充電. 鋰離子電池的充電可接受電流隨著充電時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律下降, 而充電電流保持不變, 若充電電流較大, 在恒流充電后期可能出現(xiàn)充電電流超過(guò)可接受電流而導(dǎo)致電池電解液發(fā)生析氣反應(yīng), 但若充電電流太小, 就會(huì)延長(zhǎng)充電時(shí)間, 降低充電效率。
以上兩種方法都比較簡(jiǎn)單, 也都有很多不足之處. 恒壓充電初期電流過(guò)大而恒流充電后期電流過(guò)大, 因此, 可采用先恒流后恒壓的充電方法以克服這兩種方式在這兩個(gè)階段的弊端。
1.3 恒流/恒壓充電法
這種充電方法將充電過(guò)程分為三個(gè)階段. 如圖1 所示。
(1) 預(yù)充階段. 接通直流電源后, 當(dāng)檢測(cè)到電池時(shí), 充電芯片啟動(dòng), 進(jìn)入預(yù)充過(guò)程, 在此期間充電控制器以較小的電流給電池充電, 使電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。
(2) 恒流充電階段. 在充電初期, 充電電路以恒定的電流對(duì)鋰離子電池充電, 一般鋰電池大多選用標(biāo)準(zhǔn)充電速率. 恒流充電時(shí), 電池電壓將緩慢上升, 一旦電池電壓達(dá)到所設(shè)定的終止電壓, 恒流充電終止, 進(jìn)入恒壓充電過(guò)程。
(3) 恒壓充電階段. 在恒壓充電過(guò)程中, 充電電流逐漸衰減, 當(dāng)監(jiān)測(cè)到充電電流降到設(shè)置值以下, 或滿充時(shí)間超時(shí)轉(zhuǎn)入頂端截止充電, 此時(shí)充電控制器以極小的充電電流為電池補(bǔ)充能量, 一般情況下, 該過(guò)程可以延長(zhǎng)電池5% ~ 10% 的使用時(shí)間。
這種充電方法中, 為避免電流過(guò)大, 電池溫度過(guò)高, 在恒流階段, 通常采用較小的充電電流進(jìn)行充電, 充電效率仍然不高. 為提高充電效率, 可采用變流充電法。
