锂电池的特点、历史及充放电电路要求解析

锂电池的特点、历史及充放电电路要求解析

锂电池充放电电路-锂电池过充过放的影响及控制方法

“锂电池”是以锂金属或锂合金作为负极材料，采用非水电解质溶液的一类电池。1912年，锂金属电池由N. Lewis首次提出并研究。20世纪70年代，MS提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学性质非常活泼，因此锂金属的加工、储存和使用对环境的要求非常高。

锂电池充放电电路要求

锂电池充电、放电电路的要求如下：

1.锂电池的充电

根据锂电池的结构特点，最高充电终止电压应为4.2V。切勿过充，否则电池会因正极被夺走的锂离子过多而报废。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/节后转为恒压充电，当恒压充电电流降至100mA以下时，应停止充电。

充电电流（mA）=0.1~1.5倍电池容量（例如：电池在135~即可充电），常规充电电流可选择在电池容量的0.5倍左右，充电时间约为2~3小时。

2.锂电池的放电

由于锂电池内部结构的原因，放电时锂离子不可能全部移动到正极，必须有一部分锂离子保留在负极，以保证下次充电时锂离子能够顺利嵌入通道中，否则电池寿命会相应缩短。

为了保证放电后石墨层中还留有部分锂离子，必须严格限制最低放电终止电压，即锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/cell，最低不能低于2.5V/cell。电池放电时间的长短与电池容量和放电电流有关。电池放电时间（小时）=电池容量/放电电流。锂电池放电电流（mA）不宜超过电池容量的3倍。（对于电池来说，放电电流应严格控制在3A以内）否则会损坏电池。

锂电池保护电路

两节锂电池的充放电保护电路如下图所示：

它由两只场效应管和一块专用保护集成块S--8232组成。电路中串联过充控制管FET2和过放控制管FET1。保护IC监视电池电压并进行控制，当电池电压升至4.2V时，过充保护管FET1关断，停止充电。为了防止误动作，一般在外电路加延时电容。

锂电池充放电电路-过充过放的影响及控制方法（一）过充电

1. 什么是过度充电？它会对电池性能产生什么影响？

过充电是指电池经过一定的充电过程，充满电后继续充电的行为。由于设计时负极容量大于正极容量，正极产生的气体会穿过隔膜纸，与负极产生的镉结合。因此，正常情况下，电池内压不会明显升高，但如果充电电流过大或充电时间过长，产生的氧气来不及消耗，就可能造成内压升高，电池变形、漏液等不良现象。同时其电气性能也会明显下降。

2. 控制过充电的方法有哪些？

为了防止电池过充，需要对充电终点进行控制。当电池充满电后，会有一些特殊的信息来判断充电是否到达终点。一般来说，防止电池过充有六种方法：

1、峰值电压控制：通过检测电池的峰值电压来确定充电的终点；

2、dT/dt控制：通过检测电池峰值温度的变化率来确定充电终点；

3、T控制：当电池充满电时，温度与环境温度的差值会达到最大；

4.-V控制：当电池充满电并达到峰值电压时，电压会下降到某一值

5、时序控制：通过设定一定的充电时间来控制充电终点，一般设定充电至标称容量的130%所需的时间；

6、TCO控制：考虑到电池的安全性和特性，应避免在高温下充电（高温电池除外）。因此，当电池温度上升60℃时，应停止充电。

（二）过度放电

1. 什么是过度放电？它会对电池性能产生什么影响？

当电池将内部储存的电量全部放完，电压达到一定值时，继续放电就会造成过放电。放电截止电压通常根据放电电流大小确定，0.2C-2C放电一般设定为1.0V/cell，3C以上如5C或10C则设定为0.8V/cell。电池的过放电可能会给电池带来灾难性的后果，特别是大电流过放电或者反复过放电。一般来说，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质的可逆性会遭到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会明显衰减。

2.正确的放电方法

及时充电，防止过放。普通锂电池用户对于过放的危害认识不足，因为通常没有因过放导致安全事故的报道。而且，有些人甚至认为定期深度放电对保持电池性能有好处。其实不然，因为锂电池的记忆效应可以忽略不计，也没有深度放电可以消除记忆效应的说法。理论上深度放电的锂电池总循环寿命会更长，但风险在于电池过放会导致电池电压过低，无法正常充电。两害相权取其轻，使用寿命短总比没用好。

锂电池的特点

1、具有较高的重量能量比和体积能量比；

2、电压高。单节锂电池的电压为3.6V，相当于三节镍镉或镍氢充电电池的串联电压。

3、自放电低、长期储存是该电池最突出的优点；

4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池所谓的记忆效应，所以锂电池不需要先放电再充电；

5、寿命长。在正常工作条件下，锂电池的充电/放电循环次数远远大于500次；

6、充电速度快。锂电池通常可用容量的0.51倍电流进行充电，使充电时间缩短至12小时；

7、可随意并联使用；

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

9、成本较高。与其他充电电池相比，锂电池价格较高。