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深入剖析鋰電池保護電路工作原理
來源: | 作者:sztaiqin | 發(fā)布時間: 2021-12-20 | 2442 次瀏覽 | 分享到:

1. 鋰離子電池介紹

鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。

鋰離子電池電壓范圍2.8V~4.2V，典型電壓3.7V，低于2.8V或者高于4.2V，電池都會有損壞風(fēng)險。

2. 1C和0.1C的概念

電池容量的單位是mAh，C指的是電池充放電的倍率，比如一個2000mAh的電池，以1C放電指的是放電電流大小為2000mA，0.1C為200mA，充電也是同樣的道理。

3. 鋰離子電池的優(yōu)缺點

鋰離子電池的主要優(yōu)點：

  • 鋰離子電池電壓高，能量密度高；
  • 循環(huán)壽命長，一般可循環(huán)500，甚至達到1000次以上；
  • 自放電小，室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為10%左右；
  • 可快速充電，1C充電時容量可以達到標稱的80%；
  • 工作溫度范圍寬，一般為-25~45°C，后面有望突破-40-70°C；
  • 沒有Ni-Cd、Ni-Mh一樣的記憶效應(yīng)，在充電前不必將剩余電量用完；
  • 相比較Ni-Cd、Ni-Mh來說環(huán)保無污染（不含鎘，汞等重金屬）；

鋰離子電池的主要缺點：

  • 成本高；
  • 需要加保護電路板，包括過充和過放保護；
  • 不能大電流放電，一般放電電流在0.5C以下，過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱；
  • 安全性差，容易爆炸、起火。

4. 鋰電池和鋰離子電池的區(qū)別

鋰電池和鋰離子電池是兩個不同的概念，主要有如下的區(qū)別：

  • 鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是鋰；
  • 鋰離子電池是以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子；
  • 鋰電池也稱一次鋰電池，可以連續(xù)放電，也可以間歇放電，一旦電能耗盡便不能再用，不能進行充電；
  • 鋰離子電池也稱二次鋰電池，可以充放電；

5. 鋰離子電池充電模式

鋰離子電池理想充電模式被稱為CC CV模式，即恒流 恒壓模式。
如下的圖形中，灰色為電池電壓，綠色為充電電流，紅色為電池容量。
在電池電壓低時，電池以固定的恒定電流進行充電，當(dāng)電池電壓達到4.2V時，會由恒流模式切換到恒壓模式，因為電池的電壓不容許超過4.2V，所以系統(tǒng)會逐漸減小充電電流，直到接近于0；當(dāng)電池電壓為4.2V，且充電電流為0，代表電池已充滿電。


為了保證電池的絕對安全，實際的充電模式會更細化，對于不確定的電池上來就按照恒流進行充電，會給電池造成更大的損壞。
  • 測試模式，當(dāng)電池電壓低于2V時，會以很小的電流，對電池進行喚醒；
  • 涓流充電，也叫預(yù)充模式，當(dāng)電池電壓處于2V~3V之間時，會以恒流充電的1/10或者1/20電流大小進行預(yù)充；
  • 恒流充電，當(dāng)電池電壓升至3V以上時，會以恒流模式對電池快速充電；
  • 恒壓充電，當(dāng)電池電壓達到4.2V時，會以恒壓模式對電池進行充電；