鋰電池充電-快充原理圖文詳解-KIA MOS管

鋰電池充電過程

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(yù)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(guān)斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。

鋰電池快充原理

各大廠商都推出了快充技術(shù)，其原理是提高充電的電流和電壓，來實高功率充電。簡單來說，充電端口的輸入功率=輸入電壓 x 輸入電流。一般手機充電器會有一個充電曲線，通過控制不同的電壓和電流，來實現(xiàn)最高的充電效率。

普遍來說，最高效的方式開始都是恒流充電（充電速度較快)，然后是恒壓充電（充電速度下來了，因為電池本身的電壓上去了)，最后是涓流充電（在充滿電后，補償因自放電而造成的容量損失)。

現(xiàn)在大多數(shù)手機使用的都是采用高通Quick Charge充電技術(shù)來實現(xiàn)，從最開始的1.0標準，到現(xiàn)在的4.0標準，標準越高充電效率越高。

QC 1.0突破USB-IF關(guān)于USB Battery Charge 1.2的協(xié)議，電壓電流提升到5V2A，充電時間縮短40%。

快充真正意義上的提升是從QC 2.0開始，通過握手協(xié)議，讓充電器與手機互相識別，握手后再提高傳輸電壓，最高可達20V，雖然電流不變，但充電的效率提升了近75%。

QC 3.0則是在2.0的基礎(chǔ)上，引入最佳電壓智能協(xié)議（INOV)算法，準確控制充電的電壓，輸入電壓達到了200mV一檔的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，性能有了近38%的提升同時降低了損耗，此時憑借電壓的可控，電流提升至3A。

鋰電池充電快充

上圖中橫坐標為時間，縱坐標為鋰電池電壓。由于鋰電池的特殊性，過壓或者欠壓都會導(dǎo)致電池報廢，所以現(xiàn)在的鋰電池充放電保護電路原理就是測量鋰電池電壓，再根據(jù)電壓判斷鋰電池是否處于正常狀態(tài)（非過壓、非欠壓)。

鋰電池的充電電流如上圖粉紅色線所示。鋰電池的充電分為三個階段，分別是恒流預(yù)充電、大電流恒流充電與恒壓充電。當(dāng)電壓低于3.0V時，充電器會采用100mA電流對鋰電池進行預(yù)充電，就是上圖C C Pre-charge階段，中文名字叫恒流預(yù)沖電階段，目的是慢慢恢復(fù)過放電的鋰電池，是一種保護措施來的。合格的充電器都會有這個充電階段。

然后與問題有關(guān)的就來了。當(dāng)鋰電池電壓高于3.0V時，就進入到第二階段，大電流恒流充電階段（C C Fast charge)。由于鋰電池經(jīng)過第一階段的預(yù)充，其狀態(tài)已經(jīng)比較穩(wěn)定了（預(yù)充階段的作用可以這樣理解，但并不嚴謹)。

所以在第二階段，充電電流就可以適當(dāng)提高，根據(jù)不同的電池來說，這個電流的大小可以從0.1C到幾C不等，其中C是指電池容量，如2600mAh的鋰電池，0.1C就是指260mA大小的電流。

在這一個充電階段中，國家建議的標準充電是用0.1C電流進行充電的，這個就是標準充電。不過標準充電這個標準由于提出的時間很早，十幾年前的就提出來。

那時候因為鋰電池技術(shù)遠遠不如現(xiàn)在穩(wěn)定（不允許大電流充電)，所以才會有這樣一個標準~~~采用標準充電的唯一好處就是充電過程穩(wěn)定，發(fā)生爆炸之類的幾率非常小；缺點就是費時間。

而快速充電，就是指在這個階段用大于0.1C的電流進行充電。如果鋰電池容量為2600mAh，那么標準充電的電流為260mA，只要充電電流大于260mA，就可以定義為快速充電了。不過就從目前的鋰電池水平與充放電管理芯片的水平來說，用1C的電流充電都沒問題。所以快速充電也沒有想象中的那么危險。

一般快速充電的充電電流為0.2~0.8C，所以快速充電還是安全的。由于近幾年來的提升，現(xiàn)在的充電器基本上都是快充類型的。而鋰電池充電的最后一個階段為恒壓充電階段，這個階段就是檢測到鋰電池電壓等于4.2V時，充電器則進入恒壓充電模式，這個階段充電電壓恒定為4.2V，充電電流則越來越小（慢慢充滿了，電流肯定變小~)。當(dāng)充電電流小于100mA時，就判斷電池充滿，切斷充電電路。

這一階段的特性，也可以解釋為什么手機指示充滿電后，拔出USB線再插進去，手機又顯示繼續(xù)充電。另外，需要說一下的是：以上的充電是針對于單節(jié)鋰電池的最理想充電過程，目前的合格鋰電池充放電保護板都是這樣子工作的。

電瓶車的電瓶一般有鉛酸蓄電池和鋰電池兩種。這些電瓶都是由若干的電池成組而成的（鉛酸蓄電池類型的由6個或者8個串并聯(lián)組成；鋰電池類型的則由若干個鋰電池串并聯(lián)組成)。而涉及到電池組的充電方式，這里又有另外的一個大問題了，就是電池均衡問題。

結(jié)論

快速充電是指充電電流大于0.1C的充電方式，這種充電方式對于單個鋰電池來說，對壽命與穩(wěn)定性等的影響非常小；但是如果對于電瓶車電池組來說的話，快充就是用時間換取電池壽命的一種行為。

使用標配充電器對電瓶車充電沒問題，但是對于那些打著10分鐘充滿電的充電站來說，就要注意了，使用這些充電站絕對大大影響電池壽命。另外，對于電池組來說，電池均衡意義更重要。快充對電池組的壽命有影響正是因為電池組均衡問題沒有解決。

鋰電池不能沖的很滿，因為沖的滿會導(dǎo)致陰極陽極見的隔離層被形成的dendrite穿透，這樣子電池就廢了。真正在使用中對電池影響壽命的是散熱管理和單個電池的充放電管理，也就是均衡管理。過快速的充電會散發(fā)大量的熱，肯定會減少電池使用壽命，但是在平時使用中不科學(xué)的管理模式對電池的損傷其實更大。

電池快充一定伴隨著大電流，隨之而來的發(fā)熱不可避免，然而發(fā)熱一定會帶來電解液的揮發(fā)，所以快充一定是減小電池壽命的。

鋰電池充電快充