鋰離子電池的線性和開關式充電解決方案

鋰離子充電

　　充電或放電速率通常根據電池容量來表示。這一速度稱為C速率。C速率等于特定條件下的充電或放電電流，定義如下：

　　I=M×Cn

　　其中：

　　I = 充電或放電電流，A

　　M = C的倍數或分數

　　C = 額定容量的數值，Ah

　　N = 小時數(對應于C)。

　　以1倍C速率放電的電池將在一個小時內釋放標稱的額定容量。例如，如果標稱容量是1000mAhr，那么1C的放電速率對應于1000mA的放電電流，C/10的速率對應100mA的放電電流。

　　通常生產商標定的電池容量都是指n=5時，即5小時放電的容量。例如，上述電池在200mA恒流放電時能夠提供5小時的工作時間。理論上該電池在1000mA恒流放電時能夠提供1小時的工作時間。然而實際上由于大電池放電時效能降低，此時的工作時間將小于1小時。

　　那么怎樣才能正確地為鋰離子電池充電呢?鋰離子電池最適合的充電過程可以分為四個階段：涓流充電、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。參考圖1。

　　階段1：涓流充電——涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。在電池電壓低于3V左右時，先采用最大0.1C的恒定電流對電池進行充電。

　　階段2：恒流充電——當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時，提高充電電流進行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C至 1.0C之間。恒流充電時的電流并不要求十分精確，準恒定電流也可以。在線性充電器設計中，電流經常隨著電池電壓的上升而上升，以盡量減輕傳輸晶體管上的 散熱問題。

　　大于1C的恒流充電并不會縮短整個充電周期時間，因此這種做法不可取。當以更高電流充電時，由于電極反應的過壓以及電池內部阻抗上的電壓上升，電池電壓會更快速地上升。恒流充電階段會變短，但由于下面恒壓充電階段的時間會相應增加，因此總的充電周期時間并不會縮短。

　　階段3：恒壓充電—— 當電池電壓上升到4.2V時，恒流充電結束，開始恒壓充電階段。為使性能達到最佳，穩壓容差應當優于+1%。

　　階段4：充電終止——與鎳電池不同，并不建議對鋰離子電池連續涓流充電。連續涓流充電會導致金屬鋰出現極板電鍍效應。這會使電池不穩定，并且有可能導致突然的自動快速解體。

　　有兩種典型的充電終止方法：采用最小充電電流判斷或采用定時器(或者兩者的結合)。最小電流法監視恒壓充電階段的充電電流，并在充電電流減小到0.02C至0.07C范圍時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時，持續充電兩個小時后終止充電過程。

　　上述四階段的充電法完成對完全放電電池的充電約需要2.5至3小時。高級充電器還采用了更多安全措施。例如如果電池溫度超出指定窗口(通常為0℃至45℃)，那么充電會暫停。