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鋰電池充電的四段式充電原理及要求

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鋰電池四段式充電很少人聽過,其實鋰電池四段式充電就是指鋰電池充電的四個階段,鋰電池四段式充電在使用中隨著電量的釋放,電壓下降,電池的化學活性也會降低。為了更好的保護鋰電池的性能,鋰電池一般會要求充電過程按涓流充電(低壓預充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止四個階段,進行管控。

以某電池常規型三元鋰電池為例,IFR26650鋰電池芯-32A電池的標稱容量是3200mAh,標稱電壓是3.6V(市面上也有標3.7V),放電終止電壓是2.75V,充電終止電壓是4.20V。

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、充電完成后關斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。

鋰電池的充電方式是限壓恒流,都是由IC芯片控制的,典型的充電方式是:先檢測待充電電池的電壓,如果電壓低于3V,要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,電壓升到3V后,進入標準充電過程。

標準充電過程為:以設定電流進行恒流充電,電池電壓升到4.20V時,改為恒壓充電,保持充電電壓為 4.20V。此時,充電電流逐漸下降,當電流下降至設定充電電流的1/10時,充電結束。

鋰電池四段式充放電曲線圖

鋰電池四段式充電的四個階段說明:

鋰電池四段式充電階段1:涓流充電——涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。在電池電壓低于3V左右時采用涓流充電,涓流充電電流是恒流充電電流的十分之一即0.1c(以恒定充電電流為1A舉例,則涓流充電電流為100mA)。

鋰電池四段式充電階段2:恒流充電——當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時,提高充電電流進行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C至 1.0C之間。電池電壓隨著恒流充電過程逐步升高,一般單節電池設定的此電壓為3.0-4.2V。

鋰電池四段式充電階段3:恒壓充電—— 當電池電壓上升到4.2V時,恒流充電結束,開始恒壓充電階段。電流根據電芯的飽和程度,隨著充電過程的繼續充電電流由最大值慢慢減少,當減小到0.01C時,認為充電終止。(C是以電池標稱容量對照電流的一種表示方法,如電池是1000mAh的容量,1C就是充電電流1000mA。)。

鋰電池四段式充電階段4:充電終止。

有兩種典型的充電終止方法:采用最小充電電流判斷或采用定時器(或者兩者的結合)。最小電流法監視恒壓充電階段的充電電流,并在充電電流小于0.02C時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時,持續充電兩個小時后終止充電過程。

上述四階段的充電法完成對完全放電電池的充電約需要2.5至3小時,鋰電池行業分析中也會用到高級充電器還采用了更多安全措施。例如如果電池溫度超出指定窗口(通常為0℃至45℃),那么充電會暫停。 充電結束后,如檢測到電池電壓低于3.89V將重新充電。

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