锂离子电池充电工作原理

时间：2012-08-24 09:57:50

关键字：电池充电锂离子电池电容恒流

手机看文章

扫描二维码
随时随地手机看文章

[导读]锂离子电池充电的工作原理就是指其充放电原理。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，它有很多微

锂离子电池充电的工作原理就是指其充放电原理。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，它有很多微孔，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(即我们使用电池的过程)，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。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极 → 负极 → 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品，它的阳极采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。锂离子在阳极和阴极之间移动，电极本身不发生变化。这是锂离子电池与金属锂电池本质上的差别。锂离子电池的阳极为石墨晶体，阴极通常为二氧化锂。充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子，并在阴极处合成锂原子。所以，在该电池中锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。

一、锂离子电池的充放电特性

500mah的aa型锂离子电池的充放电特性曲线。单只锂离子电池的充电电压最好保持在4.1v+50mv，充电电流通常限制在1c(500ma)以下，否则会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池通常采用恒流/恒压充电模式，即先采用1c的恒定电流充电，电池电压不断上升，当上升到4.1v时充电器应立即转入恒压方式(4.1v+50mv)，充电电流逐渐减小，当电池充足电时，电流降到涓流充电电流。用此方法，大约两个小时电池可以充足(500mah)。锂离子电池放电电流不应超过3c(1.5a)，单体电池电压不应低于2.2v，否则会造成损坏。采用0.2c的放电电流，电池电压下降到2.7v时，可以放出额定电池容量(500mah)，采用1c的放电电流时，电池能够放出90%的电池容量，另外环境的温度对电池的放电容量也会产生影响，所以规定了锂离子电池放电时的温度为-20℃～+60℃。锂离子电池的一个特点是比较容易显示剩余电量，因为锂离子电池的工作电压随时间徐徐下降，锂离子电池放电起始电压为4.1v(4.2v)，放电终止电压为2.5v。

二、锂离子电池的优缺点

优点：1.工作电压高;2.体积小、重量轻、能量高;3.寿命长;4.安全快速充电;5.允许温度范围宽;6.放电电流小、无记忆效应、无环境污染。

缺点：1.与干电池无互换性;2.不能快速充电;3.内部阻抗高;4.工作电压变化大;5.放电速率大，容量下降快，无法大电流放电。

三、锂离子电池充电器

下面介绍一种新型的锂离子电池充电器模块ps1719，它采用恒流/恒压方式控制锂离子电池充电。恒流、恒压调整方便，以充电电流减小到最大电流(恒流)的15%作为充满判别基准，并终止充电。此外还有充电显示和充满显示功能。ps1719模块工作电压为9v，内部结构。

PS1719模块为脚DIP封装形式，各引脚功能如下：

GND(①、⑩脚)为输入、输出电压接地引脚。

BATT-(②脚)接电池负极，对地接电流控制的反馈电阻。

LED(⑥脚)为充电状态显示引脚。高电平为充电显示，低电平为充满显示。能提供或吸入电流3mA，可驱动LED。

BATT+(⑦脚)接电池正极。

CAP(⑧脚)外接抗干扰电容负极。电容正极接脚(Vo)，该电容为不小于0.22μF。当正脉冲输入⑧脚时，可实现脉冲涓流充电模式。

RV(⑨脚)为电压控制反馈输入引脚。电压控制平衡时，该引脚对BATT-电压为2.5V。