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锂电池充电方法和原理

   对锂离子电池进行充电,要按照时间顺序对其充电电流和充电电压进行控制,不能滥充,否则就极易损坏电池。所以对动力锂离子电池充电器的研究工作就必须在明确掌握其充放电特性即影响锂离子电池充电性能的主要因素:电压、电流和温度,在此基础上才能逐步展开。


1. 电压。锂离子电池标称电压一般为3.6V 或3.7V(依厂商不同)。充电终止电压(也称浮置电压或浮动电压),依具体电极材料不同一般为4.1V、4.2V等。一般负极材料为石墨时终止电压为4.2V,负极材料为炭时终止电压为4.1V。对同一块电池而言,充电时即使初始电压不同,当电池容量达到100%时,终止电压也均达到同一水平。在对锂离子电池进行充电的过程中,如果电压过高,电池内部将产生大量的热量,使电池正极结构破坏或发生短路。因此在电池使用过程中必需对电池的充电电压进行监测,控制其电压在允许的电压范围内。

2. 电流。充电过程需要对充电电流进行控制。电池的充电电流由电池的标称容量决定。标称容量符号为C,单位是“安时(Ah)”。计算方法为:C = IT (1-1) 式中,I 为恒流放电电流,T 为放电时间。例如,用50A 的电流对容量为50Ah 的电池充电,需要1 小时可以把电池充满,此时充电速率就是1C,常用的充电率为0.1 C 到1C 之间。一般意义上,依据充电速率的不同将充电过程分为慢速充电(也称涓流充电)、快速充电和超高速充电三种情况。慢速充电的电流在0.1C 到0.2C 之间;快速充电的充电电流大于0.2C 而小于0.8C;超高速充电的充电电流大于0.8C。由于电池有一定的内阻,其内部发热与电流相关。当电池的工作电流过大时其发热将使电池的温升超过正常值,影响电池的安全性甚至发生爆炸。充电初期,在电池放电过深的情况下也不能直接用大电流进行充电。而且随着充电的持续进行,电池所能接受电流的能力也在相应下降。因此在对电池进行充电的过程中,其充电电流一定要根据电池的具体状态进行相应控制。
 

3. 温度。电池性能的发挥还受电池温度的影响,温度太低会影响电池内部物质的活性,太高会破坏内部物质的结构,一般允许的范围是-20℃到+65℃之间,在进行设计时一般选择0℃到+60℃之间即可。

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