張東虞

摘 要：文章通過對鋰電池特性及其充電特性和充電方法的介紹，讓使用者對鋰電池有個(gè)正確的使用和充電方法的選擇。

關(guān)鍵詞：鋰電池；充電特性；充電方法

中圖分類號：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0166-02

1 鋰電池特性

常用鋰電池通常采用堿性有機(jī)介質(zhì)，負(fù)極采用鋰離子和脫嵌碳材料代替純鋰作為負(fù)極，正極采用鋰化合物，電解質(zhì)由混合電解液作制成。鋰電池充電電壓為3.6 V，使用壽命約為500次，重量較輕，但是不耐過充，如果長時(shí)間過充會造成溫度過高而破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)甚至爆炸的危險(xiǎn)。鋰電池適用于先恒流后恒壓的充電方式。

但是由于鋰電池本身材質(zhì)不具備過充、過放、過流、短路及超高溫充放電能力，所以對于手機(jī)充電器的保護(hù)電路有很高的要求。

2 鋰電池充電特性

2.1 鋰電池在充電過程中具有的特性

鋰電池在充電過程中具有以下特性。

2.1.1 多變量

在鋰離子電池充電過程中，其特性受到充電電流大小、電壓大小、環(huán)境溫度以及充放電次數(shù)等因素影響。

2.1.2 電化學(xué)性能復(fù)雜

對于相同型號的電池如果在充電過程中充電工況的不一致都將影響鋰離子電池的特性，如產(chǎn)生過充情況，對于鋰電池內(nèi)部性能將產(chǎn)生損壞，對電池的電特性產(chǎn)生直接影響。

2.1.3 非線性

鋰電池在進(jìn)行充電時(shí)，其伏安特性不是呈線性變化，而是呈指數(shù)變化趨勢。

2.2 鋰電池充電曲線分析

如果電池充電方式根據(jù)充電接受率進(jìn)行控制，將大大提升充電的效率，電池充電的速度也會相應(yīng)得到提高，在本課題的設(shè)計(jì)中，將遵循充電接受率曲線的變化，使整個(gè)控制過程通過電池系統(tǒng)獲得信息以達(dá)到充電要求。

通過對鋰電池充電曲線進(jìn)行分析，可以得到如下結(jié)論：

①電池容量C≤10%時(shí)。

因?yàn)殡姵鼗煞绞?，充電過程中電流耐受率低，電池充電接受率低，所以在通常采用小電流輸出的方式進(jìn)行充電。

②電池容量10%

此階段電池化成穩(wěn)定，電池內(nèi)阻小，因此可以采用大電流輸出的方式進(jìn)行充電。

③電池容量C>90%時(shí)。

此階段電池內(nèi)部極性物質(zhì)沉淀，電池耐受率飛速下降，此時(shí)充電電流不應(yīng)過大。

3 鋰電池常用充電方法研究

目前，充電技術(shù)日益完善，在充電方法的選擇中，除了傳統(tǒng)的恒壓充電、恒流充電、恒壓恒流充電方法以外，涌現(xiàn)了很多新的充電方法，諸如脈沖充電、分段充電等越來越多的得到廣泛應(yīng)用。下面將對幾種常用充電方法進(jìn)行概述。

3.1 恒流充電

在對電池進(jìn)行充電的過程中，通過對輸出電壓的調(diào)節(jié)來保持電流的恒定，當(dāng)充電系統(tǒng)判斷電池電壓達(dá)到一定閾值時(shí)，則電池充電結(jié)束。

此種方法在對充電電量計(jì)算方便比較準(zhǔn)確，并且充電控制電路簡單容易實(shí)現(xiàn)，但在電池充電的后面階段，由于電池內(nèi)部狀態(tài)的影響，該階段接受電流能力弱，導(dǎo)致后面階段采用此充電方法效率不高，可能產(chǎn)生電池充不滿情況。

3.2 恒壓充電

在對電池進(jìn)行充電的過程中，通過對充電器輸出電壓保持一定的恒定值，隨著充電時(shí)間的延長，電池端電壓變大，電流變小，如果系統(tǒng)通過采樣電路檢測到充電電流趨于極小值時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為充電結(jié)束，停止充電。

該種充電方法在電路上很容易實(shí)現(xiàn)，只需添加DC模塊便能實(shí)現(xiàn)，但在充電初期階段，如果電池電量處在很低的情況下，輸出電壓與輸入電壓之間電壓差過大，同時(shí)在充電初始階段電流也比較大，將會對電池內(nèi)部造成破壞。

3.3 脈沖式充電

在對電池進(jìn)行充電的過程中，充電器通過開關(guān)管進(jìn)行控制，通過開關(guān)管的設(shè)置將整個(gè)充電過程劃分為多脈沖充電周期，每個(gè)充電周期都包括充電過程和間歇過程。

此種方法可以使電池在充電過程中有一個(gè)間歇時(shí)間使電池內(nèi)部有一個(gè)電能和光能的轉(zhuǎn)換過程時(shí)間，這樣可以使充電效率得到提高，其缺點(diǎn)就是在對整個(gè)充電過程很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，并且充電時(shí)間長，實(shí)用性較差。

3.4 智能分段充電

首先采用涓流充電，在保持電壓和電流恒定的情況下，輸出小電流。

在第二階段，在電池電壓達(dá)到閾值后，采用電流電壓實(shí)時(shí)改變的方式進(jìn)行充電，對電池采樣快充的方式進(jìn)行充電段，采用電壓恒定的充電方式，避免發(fā)生過充的現(xiàn)象，當(dāng)充電系統(tǒng)檢測到電流小于設(shè)定值后，判斷電池為充滿狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2] 陳維，沈輝，王東海，等.太陽能半導(dǎo)體照明驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究[J].照明工程 學(xué)報(bào)，2005，（3）.

[3] 徐大誠，鄒麗新，丁建強(qiáng).微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：高等教 育出版社，2003.

[4] 肖鵬，陳國呈，吳春華，等.一種新型光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浼翱刂撇呗?[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，（6）.

[5] 周林，武劍，栗秋華，等.光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法綜述[J].高 電壓技術(shù)，2008，（6）.