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            3.7V鋰電池充電方法

            文章來源:深圳蒲迅鋰電池生產廠家


            對于鋰電池充電方法,曾為大家帶來大量相關文章,如手機鋰電池充電方法、磷酸鐵鋰電池充電方法、電動車鋰電池充電方法等。往期文章中,小編對鋰電池充電方法的講解均以實際注意事項為主。本文中,小編將從3.7V鋰電池充電的4大階段以幫助大家更好理解鋰電池充電方法。


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            鋰離子電池的充電過程可以分為四個階段:涓流充電(低壓預充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。


            鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓,從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命,簡化充電器的操作,其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。


            鋰電池的充電方式是限壓恒流,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,如果電壓低于3V,要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,電壓升到3V后,進入標準充電過程。標準充電過程為:以設定電流進行恒流充電,電池電壓升到4.20V時,改為恒壓充電,保持充電電壓為 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。下圖為充電曲線。

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            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)。在電池電壓低于3V左右時采用涓流充電,涓流充電電流是恒流充電電流的十分之一即0.1c(以恒定充電電流為1A舉例,則涓流充電電流為100mA),


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


            階段3:恒壓充電—— 當電池電壓上升到4.2V時,恒流充電結束,開始恒壓充電階段。電流根據電芯的飽和程度,隨著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,認為充電終止。(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。)


            階段4:充電終止——有兩種典型的充電終止方法:采用最小充電電流判斷或采用定時器(或者兩者的結合)。最小電流法監視恒壓充電階段的充電電流,并在充電電流減小到0.02C至0.07C范圍時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時,持續充電兩個小時后終止充電過程。


            上述四階段的充電法完成對完全放電電池的充電約需要2.5至3小時。高級充電器還采用了更多安全措施。例如如果電池溫度超出指定窗口(通常為0℃至45℃),那么充電會暫停.

            充電結束后,如檢測到電池電壓低于3.89V將重新充電。


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            手機充電器的工作流程一般為:


            1. 檢測電池的電壓,如果低于一個閾值電壓,就要進行涓流充電;


            2. 電池充到一定電壓(一般設置為2.9V)時,進行全電流充電;


            3. 當電池電壓達到預置電壓(鋰離子電池一般為4.2V)時,開始恒壓充電,同時充電電流降低;


            4. 當電流逐漸減小到規定的值時,充電過程結束。


            電池電壓低于2.5V(Vshort)時,鋰離子電池充電器用25mA的電流預充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時被損壞甚至發生危險。


            對于電壓過低的電池需要進行預充,電池電壓低于2.5V(Vshort)時,鋰離子電池充電器用25mA的電流預充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時被損壞甚至發生危險。


            充電終止檢測除電壓檢測外,還需采用其他的輔助方法作為防止過充的后備措施,如電池溫度監測,檢測電池溫度用電池組溫度傳感器連續檢測電池溫度,當電池溫度超出設定范圍時關閉對電池充電。


            限定充電時間,為電池提供附加保護。


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            除了上面的流程描述,它還具有自動重新充電、最小電流終止充電等特性。 一般來說,恒壓充電結束時的小電流充電過程中,電流的大小一般為恒流充電時電流的十分之一。目前在鋰離子電池充電器的設計中,對手機充電結束后由于某種因素放電的情況而專門設計了檢測電路,一旦檢測到電池電壓降低,就會重新啟動充電過程(見上圖)。


            軟件要做的工作是設置進入快速充電的電壓閾值,進入恒壓充電的電壓閾值,充電超時時間,恒流充電的電流值,恒壓充電的電壓值,充電結束的電流閾值,中斷處理,提供sys接口給上層都充電的狀態,包括電池的類型,電池最高電壓,電池最低電壓,電池當前電壓,電池電量的百分比,電池的狀態,充電電流和電池溫度等等。


            可以用測量電壓的方法估算電池剩余容量:


            4.20V----100%

            3.95V----75%

            3.85V----50%

            3.73V----25%

            3.50V----5%

            2.75V----0%


            1、鋰電池的充電


            由于鋰電池的結構特性,最高充電終止電壓應為4.2V,不能過沖,否則會因正極的鋰離子拿走太多,而使電池報廢。其充放電要求較高,可采用專用的恒流、恒壓充電器進行充電。通常恒流充電至4.2V/節后轉入恒壓充電,當恒壓充電電流降至100mA以內時,應停止充電。充電電流(mA)= 0.1~1.5倍電池容量(例如1000mAh的電池,其充電電流可控制在100~1500mA之間)。常規充電電流可選擇在0.5倍電池容量左右,充電時間約為2~3小時。


            2、鋰電池的放電

            因鋰電池的內部結構所致,放電時鋰電池不能全部移向正極,必須保留一部分鋰離子在負極,來保證在下次充電時鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則,電池壽命就相應縮短。為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子,就要嚴格限制放電終止最低電壓,也就是說鋰離子電池不能過放電。放電終止電壓通常為3.0V/節,最低不能低于2.5V/節。電池放電時間長短與電池容量、放電電流大小有關。電池放電時間(小時)= 電池容量 /放電電流。鋰電池放電電流(mA)不應超過電池容量的3倍。(例如1000mAh電池,則放電電流應嚴格控制在3A以內)否則會使電池損壞。


            下圖為TP4056充電電路


            170.png

            下圖是USB跟電池作為輸入電源的選擇電路


            a、當只有電池的時候,Q1導通,電池給VCC供電;

            b、當只有USB的時候,通過D3直接給VCC供電;

            c、當電池、USB同時都在的情況下,Q1截至,USB通過D3直接給VCC供電。


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