鋰電池正我們生活中是非常常見的,很多電子設備上都有使用鋰電池,比如手機以及無人機中。那么在電池電量用完后,我們是怎么對鋰電池進行充電呢?雖然市面上有很多鋰電池充電管理IC可以幫助我們完成整個充電過程,但是我們還是很有必要去了解這個過程,因為只有了解整個充電過程,我們才能清楚的知道當前電池所處于的充電階段,才好進一步做控制或者指示。也只有充分了解了這個充電過程,我們才可能直接使用單片機來做鋰電池的充電控制。
言歸正傳,鋰電池的充電過程我們可以劃分為四個階段,1-涓流充電;2-恒流充電;3-恒壓充電;4-停止充電。
涓流充電,所謂涓流,我們可以聯想到一個詞語:“涓涓細流,匯聚成海”,即涓流充電就是小電流充電。這個小電流取多少合適呢?一般我們取0.1C即可,C代表電池容量,比如華為最新出的手機P30 Pro就配置了4200mAh容量的電池,那么0.1C就是420mA。但是我們在給手機充電的過程中,好像并沒有這個過程,每次插上充電器都是立馬開始快充,曾經OPPO 手機的廣告語“充電五分鐘,通話兩小時”更是說明了手機充電沒有這個過程。那么涓流充電的意義何在呢?這是因為鋰電池存在電量過放的可能(過放點一般取3V),被過放的電池存在損壞的可能,所以我們需要用小電流來進行試探電池的是否正常。一段時間后,如果電池電壓超過3V,那么我們就認為電池狀態為正常,即可進行下一階段充電,否則就認為電池不正常并放棄充電。
恒流充電,即充電電流恒定,就是我們常說的CC模式。恒流充電我們電流需要恒定,一般取充電電流在0.2C-1C之間,注意不要超過1.5C,否則對電池會有較大的損傷。這個過程中,電池的電壓會不斷上升,直達電池電壓達到4.2V后進入恒壓充電階段。
恒壓充電,即充電電壓恒定,就是我們常說的CV模式。恒壓充電過程充電電流不斷下降,一直到電流低于0.1C后,截止充電。有些人不理解為何電流會不斷下降,我們用一個公式來描述,假設輸入電壓是Vin,電池電壓是Vbat,電池內阻是R,那么充電電流就可以表述為如下公式:
從公式分析,Vin不變,Vbat在充電過程中不斷上升,R不變,這樣Ibat就會隨著Vbat的上升而不斷下降。
停止充電,當恒壓充電完成后,我們便可以停止充電。
以上就是鋰電池充電的四個階段,圖(1)描述了整個充電過程,縱坐標是電池充電電流,橫坐標是電池電壓,有些人可能會認為這個圖錯了,恒壓充電怎么電壓一直是4.2V呢?電池電壓應該增加才對啊?
圖(1)鋰電池充電過程
其實這個圖沒有錯,恒壓階段的4.2V=電池本身的電壓+電池內阻壓降。恒壓充電過程雖然電池電壓在上升,但是充電電流在減少,所以電池內阻壓降也在減少,兩個變量一增一降從而穩定在4.2V。所以電池本身電壓變化可以參考圖(2)。
圖(2)充電過程電池本身電壓變化 |