电池之都锂电池充电电路原理及应用

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电池之都锂电池充电电路原理及应用

电池之都锂电池充电电路原理及应用:


锂离子电池的充电进程能够分为三个阶段:涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电。锂电池的充电方式是限压恒流,都是由IC芯片操控的,典型的充电方式是:先检测待充电电池的电压,假如电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,电压升到3V后,进入标准充电进程。标准充电进程为:以设定电流进行恒流充电,电池电压升到4.20V时,改为恒压充电,坚持充电电压为 4.20V。此时,充电电流逐渐下降,当电流下降至设定充电电流的1/10时,充电完毕。


大家都已知道,锂离子电池的正极资料是氧化钴锂,负极是碳。


锂离子电池的作业原理便是指其充放电原理。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有许多微孔,到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。


同样道理,当对电池进行放电时(即我们运用电池的进程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,放电容量越高。我们一般所说的电池容量指的便是放电容量。


不难看出,在锂离子电池的充放电进程中,锂离子处于从正极 → 负极 → 正极的运动状况。假如我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两头为电池的南北极,而锂离子就象优异的运动健将,在摇椅的两头来回奔驰。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的姓名摇椅式电池。


锂电池充电电路原理及应用:

锂离子电池以其优秀的特性,被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。


一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池:

锂离子电池的负极为石墨晶体,正极一般为二氧化锂。充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。放电时,锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。所以,在该电池充放电进程中锂总是以锂离子形状呈现,而不是以金属锂的形状呈现。因而这种电池叫做锂离子电池,简称锂电池。


锂电池具有:体积小、容量大、分量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点,但价格较贵。镍镉电池因容量低,自放电严重,且对环境有污染,正逐渐被筛选。镍氢电池具有较高的功能价格比,且不污染环境,但单体电压只有1.2V,因而在运用范围上受到限制。


二、锂电池的特点:


1、具有更高的分量能量比、体积能量比;


2、电压高,单节锂电池电压为3.6V,等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压;


3、自放电小可长时刻寄存,这是该电池最杰出的优越性;


4、无回忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓回忆效应,所以锂电池充电前无需放电;


5、寿数长。正常作业条件下,锂电池充/放电循环次数远大于500次;


6、能够快速充电。锂电池一般能够选用0.5~1倍容量的电流充电,使充电时刻缩短至1~2小时;


7、能够随意并联运用;


8、因为电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是今世最先进的绿色电池;


9、本钱高。与其它可充电池相比,锂电池价格较贵。


三、锂电池的内部结构 :

锂电池一般有两种外型:圆柱型和长方型。


电池内部选用螺旋绕制结构,用一种十分精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜阻隔资料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子搜集极及由铝薄膜组成的电流搜集极。负极由片状碳资料组成的锂离子搜集极和铜薄膜组成的电流搜集极组成。电池内充有有机电解质溶液。别的还装有安全阀和PTC元件,以便电池在不正常状况及输出短路时维护电池不受损坏。


单节锂电池的电压为3.6V,容量也不可能无限大,因此,常常将单节锂电池进行串、并联处理,以满足不同场合的要求。


四、锂电池的充放电要求;

1、锂电池的充电:根据锂电池的结构特性,最高充电中止电压应为4.2V,不能过充,不然会因正极的锂离子拿走太多,而使电池报废。其充放电要求较高,可选用专用的恒流、恒压充电器进行充电。一般恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电,当恒压充电电流降至100mA以内时,应中止充电。


充电电流(mA)=0.1~1.5倍电池容量(如1350mAh的电池,其充电电流可操控在135~2025mA之间)。惯例充电电流可选择在0.5倍电池容量左右,充电时刻约为2~3小时。


2、锂电池的放电:因锂电池的内部结构所造成的,放电时锂离子不能全部移向正极,有必要保留一部分锂离子在负极,以确保在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。不然,电池寿数就相应缩短。为了确保石墨层中放电后留有部分锂离子,就要严格限制放电中止最低电压,也便是说锂电池不能过放电。放电中止电压一般为3.0V/节,最低不能低于2.5V/节。电池放电时刻长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时刻(小时)=电池容量/放电电流。锂电池放电电流(mA)不该超越电池容量的3倍。(如1000mAH电池,则放电电流应严格操控在3A以内)不然会使电池损坏。


现在市场上所售锂电池组内部均封有配套的充放电维护板。只要操控好外部的充放电电流即可。


五、锂电池的维护电路:

两节锂电池的充放电维护电路如图一所示。由两个场效应管和专用维护集成块S--8232组成,过充电操控管FET2和过放电操控管FET1串联于电路,由维护IC监视电池电压并进行操控,当电池电压上升至4.2V时,过充电维护管FET1截止,中止充电。为避免误动作,一般在外电路加有延时电容。当电池处于放电状况下,电池电压降至2.55V时,过放电操控管FET1截止,中止向负载供电。过电流维护是在当负载上有较大电流流过期,操控FET1使其截止,中止向负载放电,目的是为了维护电池和场效应管。过电流检测是利用场效应管的导通电阻作为检测电阻,监视它的电压降,当电压降超越设定值时就中止放电。在电路中一般还加有延时电路,以区分浪涌电流和短路电流。该电路功能完善,功能可靠,但专业性强,且专用集成块不易购买,业余爱好者不易仿制。

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