鋰電池充放電電路-鋰電池過(guò)充、過(guò)放電的影響及控制方法-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2019-10-22
“鋰電池”，是一類(lèi)由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀70年代時(shí)，M. S. Whittingham提出并開(kāi)始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。
鋰電池充放電電路要求如下：
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(guò)充，否則會(huì )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(zhuān)用的恒流、恒壓充電器進(jìn)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?xún)葧r(shí)，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(shí)間約為2～3小時(shí)。
2、鋰電池的放電
因鋰電池的內部結構所致，放電時(shí)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(shí)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(shuō)鋰電池不能過(guò)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(shí)間長(cháng)短與電池容量、放電電流大小有關(guān)。電池放電時(shí)間（小時(shí)）=電池容量/放電電流。鋰電池放電電流(mA)不應超過(guò)電池容量的 3 倍。（如 1000mAH 電池，則放電電流應嚴格控制在3A以?xún)龋┓駝t會(huì )使電池損壞。
兩節鋰電池的充放電保護電路如下圖所示：
由兩個(gè)場(chǎng)效應管和專(zhuān)用保護集成塊S--8232 組成，過(guò)充電控制管 FET2 和過(guò)放電控制管 FET1串聯(lián)于電路，由保護IC監視電池電壓并進(jìn)行控制，當電池電壓上升至4.2V時(shí)，過(guò)充電保護管FET1截止，停止充電。為防止誤動(dòng)作，一般在外電路加有延時(shí)電容。
1、什么是過(guò)充電，對電池性能有何影響?
過(guò)充電是指電池經(jīng)一定充電過(guò)程充滿(mǎn)電后，再繼續充電的行為。由于在設計時(shí)，負極容量比正極容量要高，因此，正極產(chǎn)生的氣體透過(guò)隔膜紙與負極產(chǎn)生的鎘復合。故一般情況下，電池的內壓不會(huì )有明顯升高，但如果充電電流過(guò)大，或充電時(shí)間過(guò)長(cháng)，產(chǎn)生的氧氣來(lái)不及被消耗，就可能造成內壓升高，電池變形，漏液，等不良現象。同時(shí)，其電性能也會(huì )顯著(zhù)降低。
2、過(guò)充電的控制方法有哪些?
為了防止電池過(guò)充，需要對充電終點(diǎn)進(jìn)行控制，當電池充滿(mǎn)時(shí)，會(huì )有一些特別的信息可利用來(lái)判斷充電是否達到終點(diǎn)。一般有以下六種方法來(lái)防止電池被過(guò)充：
1. 峰值電壓控制:通過(guò)檢測電池的峰值電壓來(lái)判斷充電的終點(diǎn);
2. dT/dt控制:通過(guò)檢測電池峰值溫度變化率來(lái)判斷充電的終點(diǎn);
3. T控制:電池充滿(mǎn)電時(shí)溫度與環(huán)境溫度之差會(huì )達到最大;
4. -V控制:當電池充滿(mǎn)電達到一峰值電壓后,電壓會(huì )下降一定的值
5. 計時(shí)控制:通過(guò)設置一定的充電時(shí)間來(lái)控制充電終點(diǎn),一般設定要充進(jìn)130%標稱(chēng)容量所需的時(shí)間來(lái)控制;
6. TCO控制:考慮電池的安全和特性應當避免高溫(高溫電池除外)充電,因此當電池溫度升高60時(shí)應當停止充電。
1、什么是過(guò)放電，對電池性能有何影響?
電池放完內部?jì)Υ娴碾娏?，電壓達到一定值后，繼續放電就會(huì )造成過(guò)放電，通常根據放電電流來(lái)確定放電截止電壓。0.2C-2C放電一般設定1.0V/支,3C 以上如5C或10C放電設定為0.8V/支,電池過(guò)放可能會(huì )給電池帶來(lái)災難性的后果,特別是大電流過(guò)放，或反復過(guò)放對電池影響更大。一般而言，過(guò)放電會(huì )使電池內壓升高，正負極活性物質(zhì)可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢復，容量也會(huì )有明顯衰減。
2、正確放電方法
及時(shí)充電，防過(guò)放。普通的鋰電池使用者對于過(guò)放的危害沒(méi)有意識，因為通常過(guò)放沒(méi)有出現過(guò)安全事故的報道。而且，有人甚至認為定期的深度放電對于電池性能的維護有好處。實(shí)則不然，因為鋰電池的記憶效應可以忽略不計，不存在深度放電消除記憶效應的說(shuō)法。理論上來(lái)說(shuō)，鋰電池深度放電總的循環(huán)壽命會(huì )更大些，但其風(fēng)險是電池過(guò)度放電將導致電池電壓過(guò)低，不能正常充電。兩害相權取其輕，使用壽命短一點(diǎn)總比不能使用好。
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等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓；
3、自放電小可長(cháng)時(shí)間存放，這是該電池最突出的優(yōu)越性；
4、無(wú)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(wú)需放電；
5、壽命長(cháng)。正常工作條件下，鋰電池充/放電循環(huán)次數遠大于500次；
6、可以快速充電。鋰電池通?？梢圆捎?.51倍容量的電流充電，使充電時(shí)間縮短至12小時(shí)；
7、可以隨意并聯(lián)使用；
8、由于電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對環(huán)境無(wú)污染，當代最先進(jìn)的綠色電池；
9、本錢(qián)高。與其它可充電池相比，鋰電池價(jià)格較貴。
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