锂离子电池在充电过程中,电池的电压和充电电流都会随充电时间而发生变化,以三元锂电池为例其变化规律如下图所示
锂离子电池充电需要控制它的充电电压,限制充电电流和精确检测电池电压。锂离子电池的充电特性与镉镍、镍氢的充电特性完全不同。锂离子电池可以在它的放电周期内任一点充电,并且可以非常有效的保持它的电荷,保持时间比镍氢电池长两倍以上。锂离子电池开始充电时,电压缓慢上升,充电电流逐渐减小,当电池电压达到4.2V左右时,电池电压基本不变,充电电流继续下降,判断锂离子电池充电是否结束的方法是利用检测它的充电电流,当它的充电电流下降至某一定值(就是我们通常说的充电截止电流)时结束充电。
例如锂离子电池的充电电流降到40mA(典型值为起始充电电流的5%左右)时结束充电,也可以在检测到锂离子电池达到4.2V时启动定时器,在一定的时延后结束充电。这时充电电路应有一个精度较高的电池电压检测电路,以防止锂离子电池过充电。需要指出的是;锂离子电池不需要涓流充电(备注:特指充电快结束后)。
锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压,从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命,简化充电器的操作,其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。
锂离子电池的充电过程可以分为四个阶段:涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电以及充电终止。
锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压,从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命,简化充电器的操作,其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。
锂电池的充电方式是限压恒流,都是由IC芯片控制的,典型的充电方式是:以三元锂电池充电为例,先检测待充电电池的电压,如果电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,电压升到3V后,进入标准充电过程。标准充电过程为:以设定电流进行恒流充电,电池电压升到4.20V时,改为恒压充电,保持充电电压为 4.20V。此时,充电电流逐渐下降,当电流下降至设定充电电流的1/10时,充电结束。下图为充电曲线。
阶段1:涓流充电--涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池电压低于3V左右时采用涓流充电,涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1A举例,则涓流充电电流为100mA),
阶段2:恒流充电--当电池电压上升到涓流充电阈值以上时,提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V.
阶段3:恒压充电-- 当电池电压上升到4.2V时,恒流充电结束,开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度,随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少,当减小到0.01C时,认为充电终止。(C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法,如电池是1000mAh的容量,1C就是充电电流1000mA。)
阶段4:充电终止--有两种典型的充电终止方法:采用最小充电电流判断或采用定时器(或者两者的结合)。最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流,并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,持续充电两个小时后终止充电过程。
上述四阶段的充电法完成对完全放电电池的充电约需要2.5至3小时。高级充电器还采用了更多安全措施。例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃),那么充电会暂停。充电结束后,如检测到电池电压低于3.89V将重新充电。
以手机充电器为例,其工作流程一般为:
1.检测电池的电压,如果低于一个阈值电压,就要进行涓流充电;
2. 电池充到一定电压(一般设置为2.9V)时,进行全电流充电;
3. 当电池电压达到预置电压(锂离子电池一般为4.2V)时,开始恒压充电,同时充电电流降低;
4. 当电流逐渐减小到规定的值时,充电过程结束。
电池电压低于2.5V(Vshort)时,锂离子电池充电器用25mA的电流预充,防止深度放电的锂离子电池在快充时被损坏甚至发生危险。
对于电压过低的电池需要进行预充,电池电压低于2.5V(Vshort)时,锂离子电池充电器用25mA的电流预充,防止深度放电的锂离子电池在快充时被损坏甚至发生危险。
分享一个简单判断电池电量的方法:用测量电压的方法估算电池剩余容量
4.20V----100%
3.95V----75%
3.85V----50%
3.73V----25%
3.50V----5%
铅酸电池充电器能用来充锂电池么?
由于铅酸电池充电器一般设置为两段式或三段式充电模式,锂电池与铅酸电池的电压等级是不匹配的。而锂电池也有很多种,电池性能及电池保护板参数都有可能不一样。因此锂电池并不像铅酸电池一样,有通用型的电池充电器。通常来说,锂电池出厂时都配有专用充电器。为了保护锂电池,需使用专用充电器。以下是给锂电池充电时需要注意的相关事项:
1、为延长锂电池寿命,需要给锂电池经常充放电。要养成骑行电动车使用电量80%以后必须充电的习惯,不能等电用光了才充电。此外,锂电池切忌长时间存放
2、在给电动车充电电池充电的时候,必须关闭电门锁,并且不能将电池倒置。充电时应一次充满,不宜分多次充电
3、电器不宜在亏电的状态下存放,因此电池在存放不用的时候,需每个月给电池充满一次电
4、锂电池在充电时需使用配套的充电器,因电池原材料与锂电池生产工艺不同,对充电器的技术要求也不一样,因此只有使用专用的充电器充电才能使锂电池寿命更长,并且预防安全隐患。
5、锂电池没电时,应关闭电源骑行,不能使用回升电压行驶,防止严重亏电,这样才能延长电池使用寿命
6、给电动车锂电池充电时,在充电指示灯显示满电时再浮充1~2小时,不宜立即停止充电。
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