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電池知識(shí)

鋰電池充電的條件和原理是什么?如何給聚合物鋰電池充電?

來(lái)源:寶鄂實(shí)業(yè)    2019-05-26 13:48    點(diǎn)擊量:

鋰電池充電的條件,原理是什么。如何設(shè)計(jì)保護(hù)電路和充電電路”,這應(yīng)該是屬于移動(dòng)電源、手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品設(shè)計(jì)的問(wèn)題,解決方案的選擇設(shè)計(jì)到上游供應(yīng)鏈、市場(chǎng)需求、產(chǎn)品定位等各方面因素。

僅僅根據(jù)題主目前給出的信息,這個(gè)問(wèn)題是沒(méi)有辦法回答的

不過(guò),僅僅從鋰電池、充放電方案等方面來(lái)說(shuō)的話:

1.手機(jī)以怎樣的功率(電壓*電流)充電、何時(shí)停止充電,都是由手機(jī)中專門的 IC 芯片負(fù)責(zé)控制。這關(guān)系到怎樣選擇充放電相關(guān)元件

2.鋰電池不具備記憶效應(yīng),只是對(duì)過(guò)充過(guò)放比較敏感,充放電的相關(guān)元件也會(huì)在日常使用的中,對(duì)充放電過(guò)程進(jìn)行控制,使之避免過(guò)充過(guò)放,以免損害電池壽命。

如果從消費(fèi)者的角度來(lái)說(shuō),使用正規(guī)廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品(如品勝等品牌)是保證鋰電池正常使用的前提。

  • 新電池充電, 在使用鋰電池中應(yīng)注意的是,電池放置一段時(shí)間后則進(jìn)入休眠狀態(tài),此時(shí)容量低于正常值,使用時(shí)間亦隨之縮短。

  • 但鋰電池很容易激活,只要經(jīng)過(guò)3—5次正常的充放電循環(huán)就可激活電池,恢復(fù)正常容量。由于鋰電池本身的特性,決定了它幾乎沒(méi)有記憶效應(yīng)。因此用戶手機(jī)中的新鋰電池在激活過(guò)程中,是不需要特別的方法和設(shè)備的。

  • 不要經(jīng)常深放電、深充電。不過(guò),每經(jīng)歷約30個(gè)充電周期后,電量檢測(cè)芯片會(huì)自動(dòng)執(zhí)行一次深放電、深充電,以準(zhǔn)確評(píng)估電池的狀態(tài)。

  • 如果長(zhǎng)期不用,請(qǐng)以40%~60%的充電量?jī)?chǔ)存。電量過(guò)低時(shí),可能因自放電導(dǎo)致過(guò)放。由于鋰離子電池不使用時(shí)也會(huì)自然衰老,因此,購(gòu)買時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要量選購(gòu),不宜過(guò)多購(gòu)入。

鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制,現(xiàn)在只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

隨著數(shù)碼產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦等產(chǎn)品的廣泛使用,鋰離子電池以優(yōu)異的性能在這類產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用,并在逐步向其他產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。習(xí)慣上,人們把鋰離子電池也稱為鋰電池,但這兩種電池是不一樣的。鋰離子電池已經(jīng)成為了主流。

鋰,原子序數(shù)3,原子量6.941,是最輕的堿金屬元素。為了提升安全性及電壓,科學(xué)家們發(fā)明了用石墨及鈷酸鋰等材料來(lái)儲(chǔ)存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu),形成了納米等級(jí)的細(xì)小儲(chǔ)存格子,可用來(lái)儲(chǔ)存鋰原子。這樣一來(lái),即使是電池外殼破裂,氧氣進(jìn)入,也會(huì)因氧分子太大,進(jìn)不了這些細(xì)小的儲(chǔ)存格,使得鋰原子不會(huì)與氧氣接觸而避免爆炸。
鋰電池芯過(guò)充到電壓高于 4.2V 后,會(huì)開(kāi)始產(chǎn)生副作用。過(guò)充電壓愈高,危險(xiǎn)性也跟著愈高。鋰電芯電壓 高于 4.2V 后, 正極材料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半, 此時(shí)儲(chǔ)存格常會(huì)垮掉, 讓電池容量產(chǎn)生永久性的下降。 如果繼續(xù)充電,由于負(fù)極的儲(chǔ)存格已經(jīng)裝滿了鋰原子,后續(xù)的鋰金屬會(huì)堆積于負(fù)極材料表面。這些鋰原子會(huì) 由負(fù)極表面往鋰離子來(lái)的方向長(zhǎng)出樹(shù)枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會(huì)穿過(guò)隔膜紙,使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路 發(fā)生前電池就先爆炸,這是因?yàn)樵谶^(guò)充過(guò)程,電解液等材料會(huì)裂解產(chǎn)生氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓漲破 裂,讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極表面的鋰原子反應(yīng),進(jìn)而爆炸。
因此,鋰電池充電時(shí),一定要設(shè)定電壓上限, 才可以同時(shí)兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。最理想的充電電壓上限為 4.2V。 鋰電芯放電時(shí)也要有電壓下限。 當(dāng)電芯電壓低于 2.4V 時(shí), 部分材料會(huì)開(kāi)始被破壞。 又由于電池會(huì)自放電, 放愈久電壓會(huì)愈低,因此,放電時(shí)最好不要放到 2.4V 才停止。鋰電池從 3.0V 放電到 2.4V 這段期間,所釋放 的能量只占電池容量的 3%左右。因此,3.0V 是一個(gè)理想的放電截止電壓。 充放電時(shí),除了電壓的限制,電流的限制也有其必要。電流過(guò)大時(shí),鋰離子來(lái)不及進(jìn)入儲(chǔ)存格,會(huì)聚集 于材料表面。
這些鋰離子獲得電子后,會(huì)在材料表面產(chǎn)生鋰原子結(jié)晶,這與過(guò)充一樣,會(huì)造成危險(xiǎn)性。萬(wàn)一 電池外殼破裂,就會(huì)爆炸。 因此,對(duì)鋰離子電池的保護(hù),至少要包含:充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項(xiàng)。一般鋰電 池組內(nèi),除了鋰電池芯外,都會(huì)有一片保護(hù)板,這片保護(hù)板主要就是提供這三項(xiàng)保護(hù)。

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