鋰電池的充電原理



一、鋰電池的充電原理

              鋰離子電池的充電過程可以分爲三個階段:涓流充電(低壓預充)、恆流充電、恆壓充電

              鋰電池的充電方式是限壓恆流,都是由IC芯片控制的,典型的充電方式是:先檢測待充電電池的電壓,如果電

       壓低於3V,要先進行預充電,充電電流爲設定電流的1/10,電壓升到3V後,進入標準充電過程。標準充電過程爲:

       以設定電流進行恆流充電,電池電壓升到4.20V時,改爲恆壓充電,保持充電電壓爲 4.20V。此時,充電電流逐漸下

       降,當電流下降至設定充電電流的1/10時,充電結束。

              下圖爲充電曲線:

 

              
下圖爲鋰電池充電的三個階段:

階段1:涓流充電
             涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。在電池電壓低於3V左右時採用涓流充電,涓流充電電流是恆流充電電流的十分之一即0.1c(以恆定充電電流爲1A舉例,則涓流充電電流爲100mA)

 

階段2:恆流充電
             當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時,提高充電電流進行恆流充電。恆流充電的電流在0.2C至 1.0C之間。電池電壓隨着恆流充電過程逐步升高,一般單節電池設定的此電壓爲3.0-4.2V.

 

階段3:恆壓充電
             當電池電壓上升到4.2V時,恆流充電結束,開始恆壓充電階段。電流根據電芯的飽和程度,隨着充電過程的繼續充電電流由最大值慢慢減少,當減小到0.01C時,認爲充電終止。(C是以電池標稱容量對照電流的一種表示方法,如電池是1000mAh的容量,1C就是充電電流1000mA。)



二、鋰電池的快速充電技術  及 規範


BC1.2規範也確定了每個端口應如何向終端設備枚舉,以及識別應用端口類型的協議。

        三種USB BC1.2端口類型爲SDP、DCP和CDP 。


       ► BC1.2的三種端口

            ● 標準下行端口(SDP)
               這種端口的D+和D-線上具有15kΩ下拉電阻。限流值如上討論:掛起時爲2.5mA,連接時爲100mA,連接並配置爲較高功率時爲500mA。

            ● 專用充電端口(DCP)
               這種端口不支持任何數據傳輸,但能夠提供1.5A以上的電流。端口的D+和D-線之間短路。這種類型的端口支持較高充電能力的牆上充電器和車載充電器,無需枚舉。

            ● 充電下行端口(CDP)
               這種端口既支持大電流充電,也支持完全兼容USB 2.0的數據傳輸。端口具有D+和D-通信所必需的15kΩ下拉電
阻,也具有充電器檢測階段切換的內部電路。內部電路允許便攜設備將CDP與其它類型端口區分開來。



 

 

 

           ► 充電過程剖析

            從物理計算公式上來說,功率(P)=電壓(U)x電流(I),在電池電量一定的情況,功率標誌着充電速度,我們可以通過下列三種方式來縮短充電時間。

            1. 高電壓恆定電流模式:
                       一般手機的充電過程是,先將220V電壓降至5V充電器電壓,5V充電器電壓再降到4.2V電池電壓。整個充電過程中,如果增大電壓,產生熱能,所以充電時,充電器會發熱,手機也會發熱。而且這樣功耗越大,對電池損害也是越大的。

 

            2. 低電壓高電流模式:
                       在電壓一定的情況下,增加電流,可以使用並聯電路的方式進行分流,恆定電壓下,進行並聯分流之後每個電路所分擔的壓力越小,在手機中也進行同樣處理的話,這個每條電路所承受的壓力也就越小。

 

            3. 高電壓高電流模式:
                       這種方式同時增大電流與電壓,這樣由之前的公式P=UI, 我們可以知道的是,這種方式是增大功率最好的辦法,但增大電壓的同時會產生更多的熱能,這樣其中所消耗的能量也是越多,並且電壓與電流不是無限制的隨意增大。








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