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      锂电池充电电路原理及应用

      作者:????来源:????发布时间:2019-08-30 10:35????浏览量:

                     充电过程可以分为三个阶段:涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电。

       

               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:先检测待充电的电压,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。

       

        大家都已知道,锂离子电池的正极材料是氧化钴锂,负极是碳。

       

        锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。

       

        同样道理,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回到正极?;氐秸娘胱釉蕉?,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

       

        不难看出,在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极 → 负极 → 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

       

        锂电池充电电路原理及应用

       

        锂离子电池以其优良的特性,被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、??鼗虻缍婢?、照相机等便携式电子设备中。

       

        一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池:

       

        锂离子电池的负极为石墨晶体,正极通常为二氧化锂。充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。放电时,锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。所以,在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现,而不是以金属锂的形态出现。因而这种电池叫做锂离子电池,简称锂电池。

       

        锂电池具有:体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点,但价格较贵。镍镉电池因容量低,自放电严重,且对环境有污染,正逐步被淘汰。镍氢电池具有较高的性能价格比,且不污染环境,但单体电压只有1.2V,因而在使用范围上受到限制。

       

        二、锂电池的特点:

       

        1、具有更高的重量能量比、体积能量比;

       

        2、电压高,单节锂电池电压为3.6V,等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压;

       

        3、自放电小可长时间存放,这是该电池最突出的优越性;

       

        4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电;

       

        5、寿命长。正常工作条件下,锂电池充/放电循环次数远大于500次;

       

        6、可以快速充电。锂电池通??梢圆捎?.5~1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1~2小时;

       

        7、可以随意并联使用;

       

        8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池;

       

        9、成本高。与其它可充电池相比,锂电池价格较贵。

       

        三、锂电池的内部结构 :

       

        锂电池通常有两种外型:圆柱型和长方型。

       

        电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件,以便电池在不正常状态及输出短路时?;さ绯夭皇芩鸹?。

       

        单节锂电池的电压为3.6V,容量也不可能无限大,因此,常常将单节锂电池进行串、并联处理,以满足不同场合的要求。

       

        四、锂电池的充放电要求;

       

        1、锂电池的充电:根据锂电池的结构特性,最高充电终止电压应为4.2V,不能过充,否则会因正极的锂离子拿走太多,而使电池报废。其充放电要求较高,可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电,当恒压充电电流降至100mA以内时,应停止充电。

       

        充电电流(mA)=0.1~1.5倍电池容量(如1350mAh的电池,其充电电流可控制在135~2025mA之间)。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右,充电时间约为2~3小时。

       

        2、锂电池的放电:因锂电池的内部结构所致,放电时锂离子不能全部移向正极,必须保留一部分锂离子在负极,以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则,电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子,就要严格限制放电终止最低电压,也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节,最低不能低于2.5V/节。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间(小时)=电池容量/放电电流。锂电池放电电流(mA)不应超过电池容量的3倍。(如1000mAH电池,则放电电流应严格控制在3A以内)否则会使电池损坏。

       

        目前市场上所售内部均封有配套的充放电?;ぐ?。只要控制好外部的充放电电流即可。

       

        五、锂电池的?;さ缏罚?/p>

       

        两节锂电池的充放电?;さ缏啡缤家凰?。由两个场效应管和专用?;ぜ煽镾--8232组成,过充电控制管FET2和过放电控制管FET1串联于电路,由?;C监视电池电压并进行控制,当电池电压上升至4.2V时,过充电?;す蹻ET1截止,停止充电。为防止误动作,一般在外电路加有延时电容。当电池处于放电状态下,电池电压降至2.55V时,过放电控制管FET1截止,停止向负载供电。过电流?;な窃诘备涸厣嫌薪洗蟮缌髁鞴?,控制FET1使其截止,停止向负载放电,目的是为了?;さ绯睾统⌒в?。过电流检测是利用场效应管的导通电阻作为检测电阻,监视它的电压降,当电压降超过设定值时就停止放电。在电路中一般还加有延时电路,以区分浪涌电流和短路电流。该电路功能完善,性能可靠,但专业性强,且专用集成块不易购买,业余爱好者不易仿制。

       

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