锂离子电池基本特性

1.概述

锂离子/聚合物电池（以下均简称锂离子电池）是以锂合金的金属氧化物为阳极资料、以石墨为阴极资料、运用非水电解质的可充电电池。与其它类型的二次电池比较，锂离子电池具有以下优点：分量轻，其能量密度是镍-镉电池的两倍；自放电比镍-镉电池少6?8倍；没有记忆效应；单元电压大约3.7V，归于较高水平，一般能满足大多数运用的需求。这些特色让锂离子电池在便携式电子产品中得到广泛的运用。

显现了几种典型的锂离子电池样品，它们被运用在不同的运用中，容量规模从200mAh至2800mAh。规范的锂离子电池一般运用刚性的外壳，锂聚合物电池则一般运用柔性或是袋状的外壳，这可以使它们的外形尺寸更小、分量更轻。在进行锂离子电池的运用规划时，必须了解电池的充放电特性以保证规划出的产品是安全的而且电池的寿数是最优化的。

2.锂离子电池基本特性

2.1放电曲线

放电率愈高,电池容量愈低,温度低时,电池容量也会降低。不同的放电率表现出不同的电池容量，在较高的放电电流下，电池容量达不到额定值，电池电压由于电池的内阻而出现了较大的下跌（C为电池容量，单位Ah）。

2.2充电曲线

锂离子电池进行充电时的三个阶段：预充电、恒流充电和恒压充电。预充电的含义是要对电池的状况进行调整，使之进入可以进行大电流快速充电的状况；恒流充电的作用是将电能快速地储存到电池中，恒压充电阶段则是最后的调整阶段，它使电池的容量最大化。下图显现了充电的三个阶段：

预充电（Precharge）发作在电池电压比较低时，对于大多数锂离子电池来说，这个电压一般界说在3V以下，此阶段的充电电流一般控制在0.1C-0.3C左右。恒流充电（CC）的电流大多设定在0.5C-1C左右，电池电压被充电到设置的电压（一般为4.2V或4.35V，依据电池种类不同而不同）。恒压充电（CV）阶段，电流将逐渐下降，下降到一定程度（一般是0.1C）今后,可以以为电池现已充满了，充电过程将截止。

2.3循环寿数

循环次数是当一个电池所经历完好充放电的次数，是可由实际放电容量与规划容量来估计。每逢累积的放电容量等于规划容量时，则循环次数一次。一般在500次充放电循环后，彻底充电的电池容量约会下降10%?20%。

2.4自放电率

所有电池的自放电都会跟着温度上升而添加。自放电基本上不是制造上的瑕疵，而是电池本身特性。然而制造过程中不当的处理也会造成自放电的添加。一般电池温度每添加10°C，自放电率即倍增。锂离子电池每个月自放电量约为1?2%。

2.5充电温度控制

锂电池的工作温度规模是-20?60℃，电池所处的温度对其充电会有重大影响。一般情况下，温度过低或过高时，应当禁止对电池进行充电操作。正常锂电池充电温度控制在10?45℃。有的国家和地区还对电池充电拟定了不同温度下的不同战略，日本在此方面是一个典型，特别制订的JEITA规范就要求在温度过低和过高时降低恒流充电电流、恒压充电电压，这一规范刚好与电池的容量跟着温度的变化而变化的特性紧密对应，下图显现了单节锂电池充电JEITA规范。

在T2-T3温度规模内，充电电流和充电电压上限都在正常规模。在低温时（T1-T2）,锂离子反应缓慢，继续大电流充电时会产生大量热量加速电池老化，规划规定在此规模内充电电流降至0.5C，温度低于T1或高于T5时充电停止。在高温时（T3-T5）,假如充电期间电池表面温度升至T3以上，阴极资料开始变得更加活泼，会在电池电压升高时与电解质产生化学反应，温度过高会发作爆炸。因而在高温时需求降低到电压，T3-T4阶段，最大到电压为4.15V。T4-T5阶段，最大到电压为4.1V，运用低充电压保证电池安全性。

2.6锂离子电池维护

锂离子电池在运用中最重要的是要保证它不会被过度充电和放电，这两种行为对它的损伤都是不行修正的，乃至或许还是危险的，由于它的内部资料结构被破坏了，什么问题都或许表现出来。因而运用中首先要做的便是要给它加上维护电路，保证过度的行为不会发作。目前市面上锂离子电池维护IC许多，其功能都一样便是完成过流、过压维护和过充、过放维护，下图是截取自RT9545规格书的运用电路图：

在一般运用中，维护IC这部分电路是和电池一同放在电池包里的，用户能够看到的仅仅是+、-两个电极。运用锂电池时需求注意是否内置维护芯片，保证锂电池在运用时不会被过放。电路中Q1和Q2既是用于完成放电和充电时的维护开关，当IC在开关两头检测到过大的电压压降时，就会强制MOSFET进入截止状况，然后关闭流过电池的电流，达到维护电池的目的。