锂离子电池充放电基础知识

图二: 锂离子电池充电图示



•涓滴状态 -
锂离子电池不能低于其放电极限放电。大多数锂离子电池的放电极限为2.8 v 到3v。低于3v 的电池据说处于死亡状态。为了克服死亡状态，电池需要充电0.1 c 或0.3 c 充电率或最大电池容量的10% 。
这里的充电率是指锂离子电池的充放电率。它的定义是相对于电池容量的充放电电流。这是用 c 单位表示的。在比较不同的电池威廉希尔官方网站 或同一威廉希尔官方网站 的不同电池大小时，使用电流值代替电流值可以方便地比较电池的容量。
因此，在滴流充电状态下，电池的充电电流可以用 c 表示。当蓄电池电压达到3v 时，蓄电池处于滴流充电状态，脱离静止状态，然后用 CC 和 CV 充电电路对蓄电池进行充电。
如果处于涓流充电状态，在充足的时间后，死电池的电压不能充电到3v 电平，这意味着电池被永久损坏。一般来说，锂离子电池充电状态所需的时间是10分钟。
•恒流状态(CC 状态)-
充电状态完成后，电池应采用恒流充电方式充电。在恒流状态下，电池以恒流充电，电压等于电池的峰值终端电压。电池充电所需的恒定电流取决于它的 c。一般来说，在这种充电模式下，电池的充电速率是0.5 c 到0.8 c。在这种状态下，电池充电非常快。这就是为什么这种状态也被称为快速充电状态。在这种状态下，电池充电80% ，其余20% 采用恒压(CV)模式充电。
•恒压状态(CV 状态)-
当电池的终端电压达到4.2 v 时，电池需要用恒压源充电。现在 CC 状态应该被切断，充电电流应该开始减小。恒定电压应等于电池充满电时的最大电压。但是，建议以比电池最大额定电压稍小的电压给电池充电。
这样可以延长电池的使用寿命。通过保持恒定的电压，这种模式下的电流开始慢慢下降。在这种状态下，电池的充电速率很低。因此，它需要更多的时间来充电剩下的20% 的电池，由于这一点，一些充电器的设计跳过这种充电状态。

锂离子电池的充电拓扑
基本上有两种类型的拓扑用于充电的锂离子电池-
1. 线性调节器调压器
2. 开关稳压器
1. 线性调节器调压器
线性调节器调压器用于保持输出端的恒定电压。调节器就像一个可变电阻器，通过连续散热来维持输出端的稳定电压。这会降低系统的整体效率。因此，在这种拓扑结构中，线性调节器调压器电池被用来给电池充电。这种充电器效率相对较低，但设计简单，成本较低。
2. 开关稳压器 -
开关稳压器升压和降压的输入电源电压到所需的电压水平。开关稳压器(如晶体管)在开和关状态之间不断地切换。因此，它们在高损耗状态下所花费的时间相对较少，从而降低了系统的功耗。与线性调节器调压器相比，这提高了开关稳压器的效率。因此，采用这种拓扑结构设计充电器提高了系统效率。但是这种拓扑结构需要相对昂贵的电子元件，而且在系统设计中涉及到复杂的电路。
锂离子电池的维护与锂离子电池的充放电标准
锂离子电池是低维护电池。与其他可充电电池相比，它们的自放电速度非常慢。设计和开发锂离子电池所涉及的威廉希尔官方网站 仍处于发展阶段，而且还有很长的路要走。这些电池有一个老化的问题，与其制造时间以及充电和放电周期的数量这些电池经历。这些电池也存在安全问题，甚至在某些地方，这些电池不允许携带在飞机上。由于威廉希尔官方网站 不成熟和安全问题，这些电池需要小心使用。这就是为什么在设计锂离子电池充电器时，注意一些预防措施是很重要的。
为了延长这些电池的使用寿命，在恒流(CC)状态下，这些电池应该以0.5 c 到0.8 c 的充电速度充电。在恒压状态下，电池的充电量必须小于其最大额定电压。锂离子电池在高温下性能良好，但长时间暴露会降低电池寿命。这些电池可以在0到45摄氏度的温度范围内快速充电。这就是为什么如果可能的话，充电应该在这个温度范围内进行。即使在低于这些温度，充电是可能的，但它增加了电池的内部电阻导致缓慢充电，因此更长的充电时间。
在高于45摄氏度的高温下，电池寿命可能会降低。这些电池不是很结实，而且很容易因为过充或过放而损坏。因此，最好避免电池完全放电。如果锂离子电池在深度放电状态下停留数月，也应避免对其充电。这些电池的过充电会导致金属锂堆积在阳极上，从而导致短路和电池通风(爆裂电池和火焰)。

锂离子电池的贮存
这些电池不用时应储存在阴凉的地方。在储存之前，它们必须充电或放电到50% 的电荷水平，以避免过充或过放电的情况。由于这些电池有老化问题，如果长时间不使用或无人照管，可能会自我放电，因此必须至少每六个月充电一次。他们必须充电到50% 的水平，在每个周期。这些电池必须储存在一个阴凉的地方，那里的温度可能在5至20摄氏度之间。
使用锂离子电池时应注意的事项
这些电池在短路时会着火，所以它们的终端绝不会因为错误而短路。即使连接到电路上，也要注意它们的终端不会因为意外而短路。由于其设计中使用的液体，这些电池对振动或冲击不够坚固。这就是为什么这些电池不推荐在运输中使用的原因。即使在许多地方，在飞机上携带这些电池也是受到限制的。
处理锂离子电池
这些电池不能放在火里或水里处理。为了破坏它们，这些永远不应该被粉碎，因为它们含有可能对人类和环境有害的液体。如果锂离子电池开始泄漏液体，液体不应接触和电池必须删除极为小心。这些电池最好通过处理到废物处理设施来处理。如果附近没有这样的设施，可以把它们放在一个普通的垃圾袋里，这样废物管理设施就可以很容易地收集它们。
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