鋰電池充電方法和原理
對鋰離子電池進行充電,要按照時間順序對其充電電流和充電電壓進行控制,不能濫充,否則就極易損壞電池。所以對動力鋰離子電池充電器的研究工作就必須在明確(que)掌握其充放電特(te)性(xing)(xing)即影響鋰離子電池(chi)充電性(xing)(xing)能的主(zhu)要因素:電壓、電流和溫度,在此基礎上(shang)才能逐步展開(kai)。
1. 電壓。鋰離子電池標稱電壓一般為3.6V 或3.7V(依廠商不同)。充電終止電壓(也稱浮置電壓或浮動電壓),依具體電極材料不同一般為4.1V、4.2V等。一般負極材料為石墨時終止電壓為4.2V,負極材料為炭時終止電壓為4.1V。對同一塊電池而言,充電時即使初始電壓不同,當電池容量達到100%時,終止電壓也均達到同一水平。在對鋰離子電池進行充電的過程中,如果電壓過高,電池內部將產生大量的熱量,使電池正極結構破壞或發生短路。因此在電池使用過程中必需對電池的充電電壓進行監測,控制其電壓在允許的電壓范圍內。
2. 電流。充電過程需要對充電電流進行控制。電池的充電電流由電池的標稱容量決定。標稱容量符號為C,單位是“安時(Ah)”。計算方法為:C = IT (1-1) 式中,I 為恒流放電電流,T 為放電時間。例如,用50A 的電流對容量為50Ah 的電池充電,需要1 小時可以把電池充滿,此時充電速率就是1C,常用的充電率為0.1 C 到1C 之間。一般意義上,依據充電速率的不同將充電過程分為慢速充電(也稱涓流充電)、快速充電和超高速充電三種情況。慢速充電的電流在0.1C 到0.2C 之間;快速充電的充電電流大于0.2C 而小于0.8C;超高速充電的充電電流大于0.8C。由于電池有一定的內阻,其內部發熱與電流相關。當電池的工作電流過大時其發熱將使電池的溫升超過正常值,影響電池的安全性甚至發生爆炸。充電初期,在電池放電過深的情況下也不能直接用大電流進行充電。而且隨著充電的持續進行,電池所能接受電流的能力也在相應下降。因此在對電池進行充電的過程中,其充電電流一定要根據電池的具體狀態進行相應控制。
3. 溫度。電(dian)池性能的(de)(de)發揮還受(shou)電(dian)池溫度的(de)(de)影響,溫度太低會影響電(dian)池內部(bu)物(wu)質(zhi)的(de)(de)活性,太高(gao)會破壞內部(bu)物(wu)質(zhi)的(de)(de)結構,一(yi)般(ban)允許的(de)(de)范圍是-20℃到(dao)+65℃之間(jian),在進行設計時一(yi)般(ban)選擇0℃到(dao)+60℃之間(jian)即(ji)可。