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锂电池的基本概念及充电知识

锂电池的基本概念及充电知识

发表时间:11-05-11 10:51:13    点击数:次     字体:T|T
锂电池的充电倍率C:用来表示电池充放电时电流大小的比率,即倍率。如1200mAh的电池,0.2C表示240mA(1200mAh的0.2倍率),1C表示1200mA(1200mAh的1倍率)。充放电效率也与C(倍率)相关,在0.2C条件下,聚合物锂电池的充放电效率应该在99.8%。充放电效率=放电容量/充电容量 × 100%
    锂电池的额定容量:指电池在充满电後,空载状态下放电至截止电压时,所能释放出的电能量,一般以mAh或Ah(1Ah = 1000mAh)符号来表示。但如果电池使用时连接负载及长期使用后,电池释放的电量会下降。容量由于充放电是在一定的C-倍率条件下进行的,因此电池的容量与C-倍率直接相关。通常情况下电池的标称容量是指0.2C条件下测试得到的电容量。C-倍率越大,电池的放电率越小。充电容量(Ah或者mAh)=充电电流×充电时间,放电容量(Ah或者mAh)=放电电流×放电时间。一般而言,0.2C电流放电基本能够达到95%~100%放电率,而1C电流放电只能能够达到90%放电率左右。
    锂电池的充电倍率C的用处:
   
我们在阅读电池的说明书或关于充电放电的技术要求和相关文章时会发现,里面经常提到“以0.5C充电”,“最大放电电流不能超过2C,一般控制在1C以下。”因为,每个电池的充放电要求是不一样的,而对于同一类电池,往往其充放电电流值都是以C为单位,自然是因为跟它的容量(也就是那个毫安时数)有关,所以,定义一个C,就是一个标准单位的意义了。
    由锂电池的充电倍率C,我们可以知道一些基本的常识。
    1 锂电池该充电多久?
    通常情况下锂电池推荐的标准充电时间是15小时,这是怎么算出来的呢?前面说了,充电电流跟C有关,一般设定为0.1C的充电电流,这样算的话,理论上应该是10小时,但是,一般考虑到充电效率的问题,厂家建议充止容量的1.5倍,所以标准时间是15小时。
    当然了,现在很少有充这么久的了。由于电池本身性能提高,可承受的充电电流增大了,自然时间就缩短了。比如锂电池,快充模式下,一般设置为0.3C到1C,不过一般推荐越低越有利于电池寿命和充电效率,一般在0.5C以下为好。
    需要补充强调的一点就是:锂电池的充电电流和充电时间之间并不是简单的线性关系。
    比如说,以0.1C的速率充电,结果却需要15个小时,并不意味着就充到了容量的1.5倍,这里头主要是充电效率的关系,而我的理解是,恒定的电流在不同的时间里充进的容量不是恒量。
    2 锂电池放电深度的概念
    所谓放电深度,就是指所放电量与所储存电量(标准容量)的比值。数字越小,就意味放电越浅。比如说,放电深度为20%,就是说放到剩下80%的容量。
    与锂电池放电深度相关的两个概念:
   
1 与使用寿命的关系,放电深度越深,寿命就越容易缩短;与寿命有关的因素比较多,它除了跟放电深度有关,还与放电速率有关。简单说,就是“细水长流”、“厚积薄发”。
    2 另外,放电深度越往深处走,电压和电流就越不能保证。反过来说,很多时候,电量计,用电量作为电池工作终止条件,也就是为了保证一定的电压和电流平台,另外就是从寿命出发。
    3 锂电池充电方式
    锂电池的充电方式有两种,较为简单的是纯粹恒流。即CC,这个往往要配合充电时间的控制。比较先进的也是比较典型的是 CC/CV,即恒流+恒压。就是说,先以一个较大的充电速率,这个阶段叫快充,充到了一个电压阀值,转入涓充模式,使电压一点一点上升到最高电压,这个时候,容量就比较接近标准容量了,而快充模式结束时,一般可以充到80%左右。
    这个电压阀值称为过压阀值,现在的锂电池的最高电压大多去到4.35V,面对这种情形,一个推荐的标准阀值是4.2V。但是,要记住,它只是一个统计值,大多数时候,我们会选择一个稍低一点的,但也不能太低,太低的话充电效率不高。
    有一些较为先进的充电方案里还有一个预充阶段。
    这是什么概念呢?前面说了,放电太深了,电压下降得很厉害,而且会损伤锂电池。如果我们在对这类过度放电的电池快充以前,有一个涓充模式的缓和过程,可以一定程度修复一下有损伤的电池。这也就是常说的,一个好的充电器,可以让频临死亡的充电池“死而复生”。
    充电速率意味着充电时间长短,在这个时代,时间比什么都吸引眼球,所以听说现在出现了一些超大速率的能耐大电流的充电电池。
    比如有一种号称超急速型的,可以以1.5C的速率充电,那也就是说,它大概只需要40分钟就可以搞定了。
 
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