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電池FPC之鋰離子電池充電為什么需要3個(gè)階段？

文章來(lái)源：作者：何琴查看手機(jī)網(wǎng)址

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人氣：2039發(fā)布日期：2022-07-11 08:32【大中小】

鋰離子電池是現(xiàn)金便攜式電子產(chǎn)品最常見(jiàn)的選擇，與其他類(lèi)型電池相比，鋰離子電池重量輕，沒(méi)有記憶效應(yīng)，與鎳氫電池相比，鋰離子電池有兩倍的能量密度，自放電率低6-8倍。
當(dāng)使用鋰離子電池進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的是要理解它在充放電過(guò)程中的特性以確保應(yīng)用的安全，同時(shí)保障使用時(shí)間的最優(yōu)化。
據(jù)深聯(lián)電路電池FPC小編了解，目前，業(yè)界已形成了對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電時(shí)的三階段策略：預(yù)充電、恒流充電、恒壓充電。
1、為什么要進(jìn)行3個(gè)階段？
下圖為鋰離子電池的容量、循環(huán)壽命和充電電壓之間的關(guān)系，縱軸為電池容量，橫軸為循環(huán)壽命次數(shù)。可以看出，充電截止電壓越高，循環(huán)壽命更短，容量下降也更快。

下圖為鋰離子電池的容量、循環(huán)壽命和放電電流之間的關(guān)系，縱軸為電池容量，橫軸為循環(huán)壽命次數(shù)?？梢钥闯觯瑢?duì)于充電速率越大，容量衰減速度越快。

2、鋰離子電池的化學(xué)特性
在充電的過(guò)程中，在充電器施加的外電場(chǎng)作用下，Li+從正極LiCoO2中脫出進(jìn)入電解液并向負(fù)極移動(dòng)，依次進(jìn)入石墨組成的負(fù)極，在那兒形成LiC化合物。如果充電速度過(guò)快，會(huì)使得Li+來(lái)不及進(jìn)入負(fù)極柵格，在負(fù)極附近的電解液中就會(huì)聚集Li+，這些靠近負(fù)極的Li+很可能從負(fù)極俘獲一個(gè)電子成為金屬Li。持續(xù)的金屬鋰生成會(huì)在負(fù)極附近堆積、長(zhǎng)大成樹(shù)枝狀的晶體，俗稱(chēng)枝晶。
就電池FPC小編了解，在另一種情形，隨著負(fù)極的充滿(mǎn)程度越來(lái)越高，LiC晶格留下的空格越來(lái)越少，從正極移動(dòng)過(guò)來(lái)的Li+找到空格的機(jī)會(huì)就越來(lái)越小，所需時(shí)間就越來(lái)越長(zhǎng)，如果充電速度不變的話(huà)，一樣可能在負(fù)極表面形成局部的Li+堆積。

因此，在充電的后半段必須逐步縮小充電電流。枝晶的長(zhǎng)大最終會(huì)刺破正負(fù)級(jí)之間的隔膜，形成短路。
可以想象，充電的速度越快越危險(xiǎn)，充電終止的電壓越高也越危險(xiǎn)，充電的時(shí)間越長(zhǎng)也越危險(xiǎn)。如果你不能想象電池內(nèi)部發(fā)生的狀況，請(qǐng)把這個(gè)電池想象成肥皂泡，你往肥皂泡中吹入氣體的過(guò)程就相當(dāng)于給電池充電的過(guò)程，如果你吹得太快，肥皂水形成的水膜擴(kuò)張速度趕不上氣體吹入的速度時(shí)，肥皂泡就很容易破裂了。
據(jù)電池FPC小編了解，預(yù)充電（Precharge）發(fā)生在電池電壓比較低時(shí)，對(duì)于大多數(shù)鋰離子電池來(lái)說(shuō)，這個(gè)電壓通常定義在2.9V~3V以下，此時(shí)的充電電流一般容許在C/10以下。
恒流充電的電流大多設(shè)定在1C左右（按照500個(gè)使用循環(huán)后容量衰減至初始容量的80%確定）。
在恒壓充電階段，電流將逐漸下降，下降到一定程度（通常是C/10）以后，我們可以認(rèn)為電池已經(jīng)充滿(mǎn)了，充電過(guò)程將截止。
最后一個(gè)階段被稱(chēng)為補(bǔ)充階段，它實(shí)際上是恒流階段和恒壓階段的組合。它是為了彌補(bǔ)電池自放電和其它與它相連的負(fù)載的消耗而造成的電容量下降的彌補(bǔ)措施，這樣做是為了保證在電池（及由其構(gòu)成的系統(tǒng)）和充電設(shè)備分離時(shí)總是處于盡可能充滿(mǎn)電的狀態(tài)。
另外，電池所處的溫度對(duì)充電策略會(huì)有重大影響。由于構(gòu)成電池的材料在不同溫度下的特性不同，電池的容量、合適的充電電壓也發(fā)生了巨大的變化。