锂离子电池充电特性及应用注意事项解析

锂离子电池充电特性及应用注意事项解析

锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，再在端电压接近时恒压充电，充电特性如图2所示。这是一款容量电池，终端充电电压为4.2V。电池以800mA（充电速率为1C）的恒流充电，电池电压开始时以较大的斜率升压，当电池电压接近4.2V时，改为4.2V恒压充电，电流逐渐减小，电压变化小，当充电电流降至1/10C（约80mA）时， 认为接近满电，可以终止充电（有些充电器在1/10C后启动定时器，一定时间后结束充电）。如果锂离子电池在充放电过程中过度充电、过放或过流，会造成电池损坏或降低其使用寿命。

应用说明：

除了与上述不可充电锂电池相同外，在充电方面应注意以下几点：

1、锂离子电池的4.1V和4.2V端接充电品种不同，所以需要注意的是，4.1V电池不能用4.2V充电器充电，否则会有过度充电的风险（4.1V和4.2V充电器使用的充电器IC不同！

2.给电池充电时，其环境温度不得超过产品特性表中列出的温度范围。

3.无法反向充电。

4、不能使用装满镍镉电池的充电器（用三节镍镉电池充电）给锂离子电池充电（虽然额定电压相同，但都是3.6V），但充电方式不同，容易造成过充。

在出院时应注意以下几点：

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1、锂离子电池的放电电流不得超过产品特性表中给出的最大放电电流。当放电电流较大时，会产生较高的温度（能量损失），这将减少放电时间，如果电池中没有保护组件，则会过热并损坏电池。

2.不同温度下的放电曲线不同，如图5所示。从图中可以看出，不同温度下的放电电压和放电时间是不同的。最坏的情况是在 -20°C 放电时。

在存储方面：

1、如果电池存放时间长，应保持在50%放电状态。

2、电池应存放在低温干燥的环境中。

3.远离热源，不要放置在阳光直射的地方。

便携式电子产品由电池供电。随着便携式产品的快速发展，各类电池的使用量急剧增加，许多新型电池被开发出来。除了熟悉的高性能碱性电池、可充电镍镉电池、镍氢电池外，还有近年来开发的锂电池。本节重点介绍锂离子电池的基础知识。这包括其特点、主要参数、模型的意义、适用范围和使用注意事项。

锂是一种化学符号为Li（英文名称）的金属元素，是一种银白色、非常柔软、化学活性强的金属，也是最轻的金属。除用于核工业外，还可用于制造特殊合金、特殊玻璃（电视机用荧光屏玻璃）和锂电池。在锂电池中，它被用作电池的阳极。

锂离子电池也分为两类：不可充电和可充电。不可充电电池称为一次性电池，只能一次性将化学能转化为电能，不能将电能还原回化学能（或还原性能极差）。而可充电电池称为二次电池（也称为蓄电池）。它可以将电能转化为化学能并储存起来，然后在使用时将化学能转化为电能，它是可逆的，如电能化学能锂电池的主要特点。

锂离子电池的最大特点是其高比能量。什么是比能？比能是指单位重量或单位体积的能量。比能量以Wh/kg或Wh/L表示，Wh是能量单位，W是瓦特，h是小时;kg 是千克（重量单位），L 是升（体积单位）。举个例子：5号镍镉电池的额定电压为1.2V，容量为0.96Wh（1.2V×0.8Ah）。相同尺寸的5号锂锰二氧化电池，额定电压为3V，容量为3.6Wh。这两种电池的体积相同，因此锂锰二氧化物电池的比能量是镍镉电池的3.75倍

5 号镍镉电池重约 23 克，而 5 号锂锰二氧化电池重约 18 克。一节锂锰二氧化电池为3V，而两节镍镉电池仅为2.4V。因此，当使用锂电池时，电池数量少（使便携式电子产品更小更轻），电池的使用寿命长。

此外，锂电池还具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应、无污染等优点。

锂电池的缺点是价格昂贵，目前还不能广泛使用，主要应用于掌上电脑、手机、PDA、通信设备、相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等。随着技术的发展、工艺的改进和产量的增加，锂电池的价格将持续下降，应用将变得更加普遍。

不可充电锂电池

不可充电锂电池的种类很多，常用的有锂锰二氧化锰电池、锂亚硫氯电池、锂电池等复合电池。本文仅介绍最常用的。

1锂锰二氧化物电池（LiMnO2）。

锂锰二氧化物电池是一种以锂为阳极，以二氧化锰为阴极，有机电解质的一次性电池。蓄电池的主要特点是蓄电池电压高，额定电压为3V（是一般碱性蓄电池的2倍）;终端放电电压为2V;更大的比能（见上例）;放电电压稳定可靠;储存性能好（储存时间3年以上），自放电率低（年自放电率≤2%）;工作温度范围为-20°C~+60°C。

电池可以做成不同的形状，以满足不同的要求，有矩形、圆柱形和按钮（按钮型）可供选择。圆柱形的也有不同直径和高度的。

可充电锂离子电池是目前手机中使用最广泛的电池，但它相对“娇气”，在使用中不能过度充电或过度放电（这会损坏电池或使其报废）。因此，电池上有保护元件或保护电路，以防止昂贵的电池损坏。锂离子电池充电要求非常高，为了保证端接电压精度在1%以内，目前已经开发了多种锂离子电池充电IC，以确保安全、可靠和快速的充电。

现在手机很普遍，有的手机是镍氢电池，但智能手机是锂离子电池。正确使用锂离子电池对于延长电池寿命很重要。锂离子电池是目前应用最广泛的锂电池，根据不同电子产品的要求，它可以做成扁平矩形、圆柱形、矩形和纽扣式，并且有一个由多个电池串联组成的电池组。锂离子电池的额定电压为 3.6 V（某些产品为 3.7 V）。充满电时的终止充电电压与电池的负极材料有关：石墨为4.2V，焦炭为4.1V。不同负极材料的内阻也不同，焦炭负极的内阻稍大，其放电曲线也略有不同，如图1所示。它通常被称为4.1V锂离子电池和4.2V锂离子电池。现在用的多是4.2V，锂离子电池的端接放电电压为2.5V~2.75V（电池厂给出工作电压范围或给出端接放电电压，参数略有不同）。在终端放电电压以下继续放电称为过放电，过放电会损坏电池。

锂离子电池不适合大电流放电，如果放电电流过大，放电时间会减少（内部温度过高会损失能量）。因此，电池生产厂给出的最大放电电流应小于使用中的最大放电电流。锂离子电池有一定的温度要求，工厂给出了充电温度范围、放电温度范围和存储温度范围。锂离子电池对充电要求很高，需要复杂的充电电路来保证充电的安全性。端接电压精度容差为额定值的±1%（例如，公差为 ±0.042V 的 4.2V 锂离子电池），过压充电会对锂离子电池造成永久性损坏。锂离子电池的充电电流应根据电池制造商的建议，并应要求使用限流电路以避免过电流（过热）。一般常用的充电速率为0.25C~1C（C为电池容量，如C=，1C充电速率为800mA）。在大电流下充电时，经常需要检查电池温度，以防止过热和损坏电池或引起爆炸。