锂电池充放电电路-锂电池过充、过放电的影响及控制方法

锂电池

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。

锂电池充放电电路要求

锂电池充放电电路要求如下：

1、锂电池的充电

根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则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，可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至 4.2V/节后转入恒压充电，当恒压充电电流降至 100mA 以内时，应停止充电。

充电电流（mA）=0.1～1.5倍电池容量（如1350mAh的电池，其充电电流可控制在135～2025mA之间）。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。

2、锂电池的放电

因锂电池的内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命就相应缩短。

为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节，最低不能低于2.5V/节。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间（小时）=电池容量/放电电流。锂电池放电电流(mA)不应超过电池容量的 3 倍。（如 1000mAH 电池，则放电电流应严格控制在3A以内）否则会使电池损坏。

锂电池的保护电路

两节锂电池的充放电保护电路如下图所示：

由两个场效应管和专用保护集成块S--8232 组成，过充电控制管 FET2 和过放电控制管 FET1串联于电路，由保护IC监视电池电压并进行控制，当电池电压上升至4.2V时，过充电保护管FET1截止，停止充电。为防止误动作，一般在外电路加有延时电容。

锂电池充放电电路-过充、过放电的影响及控制方法

（一）过充电

1、什么是过充电，对电池性能有何影响?

过充电是指电池经一定充电过程充满电后，再继续充电的行为。由于在设计时，负极容量比正极容量要高，因此，正极产生的气体透过隔膜纸与负极产生的镉复合。故一般情况下，电池的内压不会有明显升高，但如果充电电流过大，或充电时间过长，产生的氧气来不及被消耗，就可能造成内压升高，电池变形，漏液，等不良现象。同时，其电性能也会显着降低。

2、过充电的控制方法有哪些?

为了防止电池过充，需要对充电终点进行控制，当电池充满时，会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点。一般有以下六种方法来防止电池被过充：

1. 峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点;

2. dT/dt控制:通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点;

3. T控制:电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大;

4. -V控制:当电池充满电达到一峰值电压后,电压会下降一定的值

5. 计时控制:通过设置一定的充电时间来控制充电终点,一般设定要充进130%标称容量所需的时间来控制;

6. TCO控制:考虑电池的安全和特性应当避免高温(高温电池除外)充电,因此当电池温度升高60时应当停止充电。

（二）过放电

1、什么是过放电，对电池性能有何影响?

电池放完内部储存的电量，电压达到一定值后，继续放电就会造成过放电，通常根据放电电流来确定放电截止电压。0.2C-2C放电一般设定1.0V/支,3C 以上如5C或10C放电设定为0.8V/支,电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放，或反复过放对电池影响更大。一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。

2、正确放电方法

及时充电，防过放。普通的锂电池使用者对于过放的危害没有意识，因为通常过放没有出现过安全事故的报道。而且，有人甚至认为定期的深度放电对于电池性能的维护有好处。实则不然，因为锂电池的记忆效应可以忽略不计，不存在深度放电消除记忆效应的说法。理论上来说，锂电池深度放电总的循环寿命会更大些，但其风险是电池过度放电将导致电池电压过低，不能正常充电。两害相权取其轻，使用寿命短一点总比不能使用好。

锂电池的特点

1、具有更高的重量能量比、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、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；

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

5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；

6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.51倍容量的电流充电，使充电时间缩短至12小时；

7、可以随意并联使用；

8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，当代最先进的绿色电池；

9、本钱高。与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。

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