鋰電池充電原理及合適充電電壓電流的選擇
2020-11-21 電子產品世界
本文從鋰電池的充電電路原理出發，在深刻了解鋰電池原理的基礎上介紹充電池充電電路的設計，進而詳細解析如何選擇合適的充電電壓和充電電流，希望能夠讓大家深入了解日常避免不開的鋰電池的基本知識。
鋰電池充電電路原理
一、鋰電池與鎳鎘、鎳氫可充電池：
鋰離子電池的負極為石墨晶體，正極通常為二氧化鋰。充電時鋰離子由正極向負極運動而嵌入石墨層中。放電時，鋰離子從石墨晶體內負極表面脫離移向正極。所以，在該電池充放電過程中鋰總是以鋰離子形態出現，而不是以金屬鋰的形態出現。因而這種電池叫做鋰離子電池，簡稱鋰電池。
鋰電池具有：體積小、容量大、重量輕、無汙染、單節電壓高、自放電率低、電池循環次數多等優點，但價格較貴。鎳鎘電池因容量低，自放電嚴重，且對環境有汙染，正逐步被淘汰。鎳氫電池具有較高的性能價格比，且不汙染環境，但單體電壓只有1.2V，因而在使用範圍上受到限制。
二、鋰電池的特點：
1、具有更高的重量能量比、體積能量比；
2、電壓高，單節鋰電池電壓為3.6V，等於3隻鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯電壓；
3、自放電小可長時間存放，這是該電池最突出的優越性；
4、無記憶效應。鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應，所以鋰電池充電前無需放電；
5、壽命長。正常工作條件下，鋰電池充/放電循環次數遠大於500次；
6、可以快速充電。鋰電池通常可以採用0.5～1倍容量的電流充電，使充電時間縮短至1～2小時；
7、可以隨意並聯使用；
8、由於電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對環境無汙染，是當代最先進的綠色電池；
9、成本高。與其它可充電池相比，鋰電池價格較貴。
三、鋰電池的內部結構 ：
鋰電池通常有兩種外型：圓柱型和長方型。
電池內部採用螺旋繞制結構，用一種非常精細而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間間隔而成。正極包括由鋰和二氧化鈷組成的鋰離子收集極及由鋁薄膜組成的電流收集極。負極由片狀碳材料組成的鋰離子收集極和銅薄膜組成的電流收集極組成。電池內充有有機電解質溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件，以便電池在不正常狀態及輸出短路時保護電池不受損壞。
單節鋰電池的電壓為3.6V，容量也不可能無限大，因此，常常將單節鋰電池進行串、並聯處理，以滿足不同場合的要求。 字串5
四、鋰電池的充放電要求；
1、鋰電池的充電：根據鋰電池的結構特性，最高充電終止電壓應為4.2V，不能過充，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，可採用專用的恆流、恆壓充電器進行充電。通常恆流充電至4.2V/節後轉入恆壓充電，當恆壓充電電流降至100mA以內時，應停止充電。
充電電流（mA）=0.1～1.5倍電池容量（如1350mAh的電池，其充電電流可控制在135～2025mA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，放電時鋰離子不能全部移向正極，必須保留一部分鋰離子在負極，以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後留有部分鋰離子，就要嚴格限制放電終止最低電壓，也就是說鋰電池不能過放電。放電終止電壓通常為 3.0V/節，最低不能低於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。（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。
目前市場上所售鋰電池組內部均封有配套的充放電保護板。只要控制好外部的充放電電流即可。
五、鋰電池的保護電路：
兩節鋰電池的充放電保護電路如圖一所示。由兩個場效應管和專用保護集成塊S--8232組成，過充電控制管FET2和過放電控制管FET1串聯於電路，由保護IC監視電池電壓並進行控制，當電池電壓上升至4.2V時，過充電保護管FET1截止，停止充電。為防止誤動作，一般在外電路加有延時電容。當電池處於放電狀態下，電池電壓降至2.55V時，過放電控制管FET1截止，停止向負載供電。過電流保護是在當負載上有較大電流流過時，控制FET1使其截止，停止向負載放電，目的是為了保護電池和場效應管。過電流檢測是利用場效應管的導通電阻作為檢測電阻，監視它的電壓降，當電壓降超過設定值時就停止放電。在電路中一般還加有延時電路，以區分浪湧電流和短路電流。該電路功能完善，性能可靠，但專業性強，且專用集成塊不易購買，業餘愛好者不易仿製。
六、簡易充電電路：
現在有不少商家出售不帶充電板的單節鋰電池。其性能優越，價格低廉，可用於自製產品及鋰電池組的維修代換，因而深受廣大電子愛好者喜愛。有興趣的讀者可參照圖二製作一塊充電板。其原理是：採用恆定電壓給電池充電，確保不會過充。輸入直流電壓高於所充電池電壓3伏即可。R1、Q1、W1、TL431組成精密可調穩壓電路，Q2、W2、R2構成可調恆流電路，Q3、R3、R4、R5、LED為充電指示電路。隨著被充電池電壓的上升，充電
相關焦點
-
鋰電池充電電流多大才最合理?
鋰電池充電電流多大合適？這個沒有統一的標準，而是要看是什麼類型的鋰電池和是否支持快充技術，這樣之後才能知道鋰電池充電電流多大比較合適。知道了鋰電池的類型和屬性後，那麼鋰電池充電電流如何計算？這是由鋰電池本身的化學物質決定的。所以需要根據鋰電池本身的充電特性來配置充電IC的性能，以達到正確，安全，高效的使用鋰電池。 -
關於鋰電池的最佳充電電流
日常我們所說的中的「鋰電池充電電流」是針對鋰電池在充電過程中所處快速充電階段的充電電流而言的，作為一個動態的過程，鋰電池最充電電流實際上是分為三個階段的，分別如下： 1、預充電時的最佳電流：即當鋰電池的初始/空載電壓低於預充電閾值時，首先要經過一個預充電階段，就單個鋰離子電池而言，這個閾值一般為3.0V，在此階段，預充電電流大約為下一個階段——恆流充電階段電流的10%左右。 -
手機內部充電電流控制原理圖
手機內部充電電流控制方面：下邊3張圖，截取自目前國內最熱的某品牌手機原理圖。看不懂原理圖的沒有關係。直接看解釋即可。Charge Management：充電管理Charge Current 1A：充電電流1A（這是P7手機，有點老，所以電流比較小。新手機原理基本一樣的，只是電流會大很多。）VBUS是電源管理晶片的輸入電壓，接的是VCHG，來自於充電接口的供電。VBATT則是直接連到了電池接口。 -
鋰電池充電的四段式充電原理及要求
圖1 鋰電池充電曲線圖以某電池常規型三元鋰電池為例，INR26650-50A電池的標稱容量是5000 mAh，標稱電壓是3.6 V(市面上也有標3.7 V)，放電終止電壓是2.75 V，充電終止電壓是4.20 -
工程師淺析鋰電池的充電電路原理以及實例應用
鋰電池的特點：1、具有更高的重量能量比、體積能量比;2、電壓高，單節鋰電池電壓為3.6V，等於3隻鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯電壓;3、自放電小可長時間存放，這是該電池最突出的優越性;4、無記憶效應。鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應，所以鋰電池充電前無需放電;5、壽命長。 -
鋰電池充電的原理解析
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）、恆流充電、恆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、充電完成後關斷充電器、電池部分放電後自動啟動充電等。 鋰電池的充電方式是限壓恆流，都是由IC晶片控制的，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，充電電流為設定電流的1/10，電壓升到3V後，進入標準充電過程。 -
航模鋰電池怎麼充電不會「懷孕」?鋰電池充電小知識
最近有模友問我這些鋰電池怎麼充電，才能長久安全的使用呢？今天航模情報局的昊子就來聊聊這個問題。1、選擇正規廠家的平衡充給鋰電池充電，首先要選擇一個正規廠家的平衡充。2、選擇合適的電池類型和模式要根據自己的電池選擇正確的類型充電，比如LiPo、LiFe、Lion（這個很少見）。類型設置錯誤的話會導致過充或者充不滿，發生危險。當然有的充電器也可能會報警，這個我沒有嘗試過。 -
自製一款1A鋰電池充電電路，讓普通鋰電池亦可用手機充電器充電
不少電子愛好者手裡都有一些從舊的數碼產品中拆下的18650鋰電池或手機鋰電池，由於沒有充電器，給這些鋰電池充電比較麻煩。本文介紹一款充電電流可以設置的大電流（最大充電電流可達1A）鋰電池充電電路，其簡單易制，並且帶有充電指示燈和充滿指示燈，充滿電後，整個電路可以自動處於微功耗省電模式。該充電電路的輸入電壓範圍為4.5～6V，可以通過手機充電器來給鋰電池充電。 -
鋰電池對充電的需求,電動車鋰電池室內充電安全嗎?
鋰電池對充電的需求鋰電池充電禁止用脈衝充電器，充電器的電壓，電流與鋰電池必須匹配。為了更好地保護鋰電池的性能，鋰電池一般會要求充電過程按涓流充電（低壓預充）、恆流充電、恆壓充電以及充電終止四個階段，進行管控。 -
電動車鋰電池充電禁忌,鋰電池電動車每天都要充電嗎?
電動車鋰電池充電禁忌，鋰電池電動車每天都要充電嗎？當電動車鋰電池組慢慢在市場上越來越普遍的時候，很多人都不了解電動車鋰電池的正確充電方法。第二大電流：電芯低於電動車放電電流會導致鋰電池溫度過高，電流過大而壽命變短，還會出現鼓包報廢的情況，如果電動車功率非常大，速度非常快，建議選擇10C電流的18650電芯，這樣選擇合適的電芯顯然非常重要。 -
鋰電池充電管理晶片介紹
我們都知道，當沒有充電管理晶片直接給鋰電池接通電源充電，鋰電池在電量低的情況下，突然進入大電流，會導致鋰電池損壞，因為電流大，發熱也快，電池的壽命就會變短，鋰電池除了怕低電量，還怕過熱。鋰電池充電曲線 圖片來自網絡使用SNC201降壓模式充電管理晶片，支持1-3串鋰電池充電，可以通過外部電路的電阻來設定恆流充電狀態下的電流大小 -
如何計算鋰電池的最大充電電流和放電電流
所以，當時買東西的順序是，先買四驅車，發現跑不快，然後買電池，發現是充電電池，接著買充電器。奸商啊，套路~~~ 現在接觸了更多的電子設備，對電池也有了更多的了解。先說電池容量，普通的5號鹼性電池，容量大概在200mah左右。這個容量的意思是，如果電池外接的設備耗電量是200ma，那麼這個電池能工作1小時。 -
手機鋰電池的工作原理和充電要求
現在的手機大多採用的是鋰電池或鋰聚化合物電池，它是由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。最早出現的鋰電池來自於偉大的發明家愛迪生。由於鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。 -
LTH7鋰電池充電IC,5腳充電IC
LTH7最常用的鋰電池充電IC-PW4054當外部環境溫度過高或者在大功率應用時，熱反饋可以調節充電電流以降低晶片溫度。充電電壓固定在 4.2V，而充電電流則可以通過一個電阻器進行外部設置。當充電電流在達到最終浮充電壓之後降至設定值的 1/10，晶片將終止充電循環。當輸入電壓斷開時， PW4054 進入睡眠狀態，電池漏電流將降到 1uA 以下。 PW4054 還可以被設置於停機模式，此時晶片靜態電流降至 25uA。 -
鋰電池過度保護原理,鋰電池保護板的工作原理
鋰電池過度保護原理，鋰電池保護板的工作原理。鋰離子電池供電設備的安全性是人們目前最為關注的問題，所以對其的保護就非常重要。鋰電池保護板可以保護鋰電池防止出現過充電、過放電或短路所引起的大電流放電。鋰電池過度保護原理鋰離子電池的保護電路是由保護IC及兩顆功率MOSFET所構成，其中保護IC監視電池電壓，當有過度充電及放電狀態時切換到以外掛的功率MOSFET來保護電池，保護IC的功能有過度充電保護、過度放電保護和過電流／短路保護。 -
優能工程師:鋰電池保護板原理,鋰電池不用保護板充電行嗎?
是對串聯鋰電池組的充放電保護；在充滿電時能保證各單體電池之間的電壓差異小於設定值(一般±20mV)，實現電池組各單體電池的均充，有效地改善了串聯充電方式下的充電效果；同時檢測電池組中各個單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態，保護並延長電池使用壽命；欠壓保護使每一單節電池在放電使用時避免電池因過放電而損壞。 -
南孚發布新一代充電鋰電池:支持3A大電流放電
日前，南孚Tenavolts發布了一款全新的可充電5號鋰電池，這款產品是南孚Tenavolts旗下的第二代可充電鋰電池，它的優點很多，包括電壓穩定、放電性能優秀等等。目前南孚Tenavolts二代5號充電鋰電池已經正式上架，感興趣的朋友可以關注一下。 -
鋰電池的最大充電電流和放電電流,你知道是什麼嗎?
然後是鋰電池，因為鋰電池是可定製的，它的容量和體積是成比例的，所以我們能看到各種容量、電壓的鋰電池。 鋰電池的容量，我們在鋰電池的外觀上就可以看到，例如800mAh、1200mAh等。比如標稱為800mAh的鋰電池，表示的意思就是：如果這個電池給設備供電時，設備需要的電流是800mA，那這個電池用1個小時就耗完電了。 當我們需要更深的了解這個電池的時候，電池的廠家會給出這個電池最大的放電電流和最大允許的充電電流。但是，給出的往往是0.5C、1C、3C這些數字。這時候，就需要我們自己再計算一下了。 計算過程，不是很複雜。 -
鋰電池的最大充電電流和放電電流,你知道怎麼看嗎?
然後是鋰電池，因為鋰電池是可定製的，它的容量和體積是成比例的，所以我們能看到各種容量、電壓的鋰電池。鋰電池的容量，我們在鋰電池的外觀上就可以看到，例如800mAh、1200mAh等。看這個容量的單位，其實就能看出來一些深層次的含義。 -
藍牙耳機給鋰電池充電電路圖
同時，麥克風也需要一個「乾淨」的偏置電壓。 圖中500mA的同步DC/DC轉換器集成了P溝道和N溝道MOSFET，採用2MHz的開關頻率，轉換效率達到92%以上。高開關頻率和PWM/PFM自動切換技術可使工程師選擇低至2.2μH的表貼電感和陶瓷電容，即可滿足濾波和藍牙晶片對紋波的要求。TC1303內集成的LDO可提供300mA的輸出電流，且只有137mV電壓差。