鋰離子電池充電指南

鋰離子電池是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。

理論上的充電曲線：

理想的 CCCV(恒流恒壓)鋰電池充電曲線圖：

紅線: 充電電量

藍線：充電電流

灰線：電壓

當電池電壓低于3.5V時，采用固定電流充電，直到電壓達到4.2V左右(CC)電壓到4.2V,這時保證電壓恒定的情況繼續(xù)充電，電流逐漸下降電流下降到最小值，充電一段時間，確認電池充滿電，停止充電。

充電芯片充電曲線實現(xiàn)

1，充電芯片啟動及短路/開路判斷(不同的充電電路有不同的方法)

一種以串聯(lián)很小的電流(1MA),負載，檢查電池電壓是否穩(wěn)定，如果電池電壓在有效范圍內(nèi)波動，則啟動充電流程, 如果電池電壓不穩(wěn)定，則判斷是否為開路或短路(根據(jù)電壓或電池溫度電阻來判斷)

2，預充電

當電池過放電時，電壓小于2V 左右，電池電壓過低，充電芯片通過很小的電流給電池充電，一般電池為恒流充電電流的0.1倍或更小，通過一段時間判斷電池電壓是否變化，如電池電壓不變化表示，電池已壞或處于短路狀態(tài)(電壓為0)，充電器停止充電。

另外短路充電階段，電池電壓逐步少，此時充電芯片適當輸出充電電流，直到單節(jié)電池電壓達到3.0V，大約 10% 的完全充電電流進行短時間“預調(diào)節(jié)”充電。這樣可以防止電池過熱，造成電池壽命或安全事故等.

3，快速充電階段(恒流CC)

當電池電壓大于3V左右，此時根據(jù)電池容量，通常以恒定電流對電池。

充電直到電池電壓達到 4.2 V 或 4.35 V(取決于具體電化學情況)。

4，恒壓充電(CV)

當電池電壓達到 4.2V 或 4.35 V 時，充電芯片切換到“恒壓”階段以杜絕過度充電。出色的電池充電芯片可以平穩(wěn)地管理從恒流到恒壓的轉(zhuǎn)換，以確保達到最大容量，不會增加損壞電池的風險。保持恒壓會逐漸降低電流，直到達到約 0.1 C，此時充電終止。如果充電芯片與充電器保持連接，則會定期“充滿”電以抵消電池自放電。通常在電池的開路電壓降至 4.1 V 至 4.15 V 以下時啟動再次充電，并在再次達到 4.2 V 至 4.35 V 的滿充電壓時終止充電。

5，過充介紹

過度充電會嚴重降低電池壽命并具有潛在的危險性。一旦離子不再移動，施加到電池的大部分電能就會轉(zhuǎn)換成熱能。這樣會造成過熱，有可能由于電解質(zhì)脫氣而導致爆炸。

電池安全知識：

1. 過充對電池的影響：

來自TI的充電電壓和壽命圖

充電電壓越高，初始容量越大

電壓越高，壽命越短

2. 工作時間/溫度影響：

上圖可以看出

時間越久，容量下降更快

工作溫度越高，容量下降越快

3. 電池內(nèi)阻：

100次充放電周期后的容量變化空載容量減少小于1%

100次充放周期后，內(nèi)阻增加1倍

雙阻抗可將運行時間減少7%

4. 充電芯片不足的影響

充電不足雖然不危險，但也可能對電池容量產(chǎn)生不利影響。例如，1% 的充電不足就會使電池容量減少約 8%

不到百分之一的充電不足可以使鋰離子電池容量顯著降低。因此，務必要精確測量充電期間的最終電壓。

由于這些原因，充電芯片應將最終電壓控制在 4.2 V 或 4.35 V 的 ±50 mV 范圍內(nèi)，并能夠檢測電池何時充滿電。檢測方法包括確定在恒定電壓階段期間電流何時降至 0.1 C。對于更基本的充電芯片，則僅充電預定的時間并假定電池完全充滿。許多充電芯片還包括用于測定電池溫度的裝置，以便在超過閾值時可以停止充電。