鋰離子電池充電電路原理

一、鋰離子電池與鎳鎘、鎳氫可充電池：

鋰離子電池的負極為石墨晶體，正極一般為二氧化鋰。充電時鋰離子由正極向負極運動而嵌入石墨層中。放電時，鋰離子從石墨晶體內(nèi)負極外表脫離移向正極。所以，在該電池充放電過程中鋰總是以鋰離子形狀出現(xiàn)，而不是以金屬鋰的形狀出現(xiàn)。因此這種電池叫做鋰離子電池，簡稱鋰離子電池。

鋰離子電池具有：體積小、容量大、重量輕、無污染、單節(jié)電壓高、自放電率低、電池循環(huán)次數(shù)多等利益，但價格較貴。鎳鎘電池因容量低，自放電嚴重，且對環(huán)境有污染，正逐步被篩選。鎳氫電池具有較高的功能價格比，且不污染環(huán)境，但單體電壓只要1.2V，因此在運用范圍上遭到束縛。

二、鋰離子電池的特色：

1、具有更高的重量能量比、體積能量比；

2、電壓高，單節(jié)鋰離子電池電壓為3.6V，等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓；

3、自放電小可長時間寄存，這是該電池最杰出的優(yōu)越性；

4、無回想效應(yīng)。鋰離子電池不存在鎳鎘電池的所謂回想效應(yīng)，所以鋰離子電池充電前無需放電；

5、壽數(shù)長。正常作業(yè)條件下，鋰離子電池充/放電循環(huán)次數(shù)遠大于500次；

6、可以快速充電。鋰離子電池一般可以選用0.5～1倍容量的電流充電，使充電時間縮短至1～2小時；

7、可以隨意并聯(lián)運用；

8、因為電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對環(huán)境無污染，是今世最先進的綠色電池；

9、本錢高。與其它可充電池比較，鋰離子電池價格較貴。

三、鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

鋰離子電池一般有兩種外型：圓柱型和長方型。

電池內(nèi)部選用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，用一種非常精細而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間距離而成。正極包括由鋰和二氧化鈷組成的鋰離子搜集極及由鋁薄膜組成的電流搜集極。負極由片狀碳材料組成的鋰離子搜集極和銅薄膜組成的電流搜集極組成。電池內(nèi)充有有機電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件，以便電池在不正常情況及輸出短路時保護電池不受損壞。

單節(jié)鋰離子電池的電壓為3.6V，容量也不或許無限大，因此，常常將單節(jié)鋰離子電池進行串、并聯(lián)處理，以滿足不同場合的要求。字串5

四、鋰離子電池的充放電要求；

1、鋰離子電池的充電：根據(jù)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)特性，最高充電間斷電壓應(yīng)為4.2V，不能過充，否則會因正極的鋰離子拿走太多，而使電池報廢。其充放電要求較高，可選用專用的恒流、恒壓充電器進行充電。一般恒流充電至4.2V/節(jié)后轉(zhuǎn)入恒壓充電，當恒壓充電電流降至100mA以內(nèi)時，應(yīng)間斷充電。

充電電流（mA）=0.1～1.5倍電池容量（如1350mAh的電池，其充電電流可控制在135～2025mA之間）。慣例充電電流可選擇在0.5倍電池容量左右，充電時間約為2～3小時。

2、鋰離子電池的放電：因鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的，放電時鋰離子不能悉數(shù)移向正極，有必要保存一部分鋰離子在負極，以保證在下次充電時鋰離子可以疏通地嵌入通道。否則，電池壽數(shù)就相應(yīng)縮短。為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子，就要嚴峻束縛放電間斷最低電壓，也就是說鋰離子電池不能過放電。放電間斷電壓一般為3.0V/節(jié)，最低不能低于2.5V/節(jié)。電池放電時間長短與電池容量、放電電流大小有關(guān)。電池放電時間（小時）=電池容量/放電電流。鋰離子電池放電電流（mA）不該超越電池容量的3倍。（如1000mAH電池，則放電電流應(yīng)嚴峻控制在3A以內(nèi)）否則會使電池損壞。

現(xiàn)在市場上所售鋰離子電池組內(nèi)部均封有配套的充放電保護板。只需控制好外部的充放電電流即可。

五、鋰離子電池的保護電路：

兩節(jié)鋰離子電池的充放電保護電路如圖一所示。由兩個場效應(yīng)管和專用保護集成塊S--8232組成，過充電控制管FET2和過放電控制管FET1串聯(lián)于電路，由保護IC監(jiān)督電池電壓并進行控制，當電池電壓上升至4.2V時，過充電保護管FET1截止，間斷充電。為防止誤動作，一般在外電路加有延時電容。當電池處于放電情況下，電池電壓降至2.55V時，過放電控制管FET1截止，間斷向負載供電。過電流保護是在當負載上有較大電流流過期，控制FET1使其截止，間斷向負載放電，意圖是為了保護電池和場效應(yīng)管。過電流檢測是運用場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻作為檢測電阻，監(jiān)督它的電壓降，當電壓降超越設(shè)定值時就間斷放電。在電路中一般還加有延時電路，以差別浪涌電流和短路電流。該電路功用完善，功能可靠，但專業(yè)性強，且專用集成塊不易購買，業(yè)余愛好者不易復(fù)制。

鋰離子電池的保護電路

六、簡易充電電路：

現(xiàn)在有不少商家出售不帶充電板的單節(jié)鋰離子電池。其功能優(yōu)越，價格低廉，可用于克己產(chǎn)品及鋰離子電池組的修補代換，因此深受寬廣電子愛好者喜歡。有愛好的讀者可參照圖二制作一塊充電板。其原理是：選用穩(wěn)定電壓給電池充電，保證不會過充。輸入直流電壓高于所充電池電壓3伏即可。R1、Q1、W1、TL431組成精細可調(diào)穩(wěn)壓電路，Q2、W2、R2構(gòu)成可調(diào)恒流電路，Q3、R3、R4、R5、LED為充電指示電路。跟著被充電池電壓的上升，充電電流將逐步減小，待電池布滿后R4上的壓降將下降，從而使Q3截止，LED將熄滅，為保證電池可以滿足，請在指示燈熄滅后持續(xù)充12小時。運用時請給Q2、Q3裝上適合的散熱器。本電路的利益是：制作簡略，元器件易購，充電安全，顯現(xiàn)直觀，并且不會損壞電池．通過改動W1可以對多節(jié)串聯(lián)鋰離子電池充電，改動W２可以對充電電流進行大范圍調(diào)理。缺點是：無過放電控制電路。圖三是該充電板的印制板圖（從元件面看的透視圖）。

充電電路

七、單節(jié)鋰離子電池的應(yīng)用舉例

1、作電池組修補代換品

有許多電池組：如筆記本電腦上用的那種，經(jīng)修補發(fā)現(xiàn)，此電池組損壞時僅是個別電池有問題?？梢赃x用適合的單節(jié)鋰離子電池進行更換。

2、制作高亮微型電筒

筆者曾用單節(jié)3.6V1.6AH鋰離子電池合作一個白色超高亮度發(fā)光管做成一只微型電筒，運用方便，細巧美麗。并且因為電池容量大，平均每晚運用半小時，至今已用兩個多月仍無需充電。電路如圖四所示。

3、代替3V電源

因為單節(jié)鋰離子電池電壓為3.6V。因此僅需一節(jié)鋰離子電池便可代替兩節(jié)一般電池，給收音機、隨身聽、照相機等小家電產(chǎn)品供電，不只重量輕，并且持續(xù)運用時間長。

八、鋰離子電池的保存：

鋰離子電池需滿足電后保存。在20℃下可儲存半年以上，可見鋰離子電池適合在低溫下保存。曾有人主張將充電電池放入冰箱冷藏室內(nèi)保存，的確是個好注意。

九、運用注意事項：

鋰離子電池肯定不可解體、鉆孔、穿刺、鋸割、加壓、加熱，否則有或許構(gòu)成嚴重后果。沒有充電保護板的鋰離子電池不可短路，不可供小孩玩耍。不能挨近易燃物品、化學(xué)物品。報廢的鋰離子電池要妥善處理。四、鋰離子電池的充放電要求；

1、鋰離子電池的充電：根據(jù)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)特性，最高充電間斷電壓應(yīng)為4.2V，不能過充，否則會因正極的鋰離子拿走太多，而使電池報廢。其充放電要求較高，可選用專用的恒流、恒壓充電器進行充電。一般恒流充電至4.2V/節(jié)后轉(zhuǎn)入恒壓充電，當恒壓充電電流降至100mA以內(nèi)時，應(yīng)間斷充電。

充電電流（mA）=0.1～1.5倍電池容量（如1350mAh的電池，其充電電流可控制在135～2025mA之間）。慣例充電電流可選擇在0.5倍電池容量左右，充電時間約為2～3小時。

2、鋰離子電池的放電：因鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的，放電時鋰離子不能悉數(shù)移向正極，有必要保存一部分鋰離子在負極，以保證在下次充電時鋰離子可以疏通地嵌入通道。否則，電池壽數(shù)就相應(yīng)縮短。為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子，就要嚴峻束縛放電間斷最低電壓，也就是說鋰離子電池不能過放電。放電間斷電壓一般為3.0V/節(jié)，最低不能低于2.5V/節(jié)。電池放電時間長短與電池容量、放電電流大小有關(guān)。電池放電時間（小時）=電池容量/放電電流。鋰離子電池放電電流（mA）不該超越電池容量的3倍。（如1000mAH電池，則放電電流應(yīng)嚴峻控制在3A以內(nèi)）否則會使電池損壞。