锂电池充电方法

2018-05-08      442 次浏览

        锂充电电池已经得到了广泛使用。磷酸铁锂电池因有其独特的优点,使用也多起来了。磷酸铁锂电池的充电器与普通锂电池是不同的。锂电池的最高终止充电电压是4.2伏;磷酸铁锂电池是3.65伏(网上有的说,最高不能高于3.8伏),现在的问题是:能否利用手机的充电器(稍作改造)用于磷酸铁锂电池的充电;或者利用报废的锂电池保护电路板(稍作改造)用于磷酸铁锂电池的充电保护。


  串联电池电流一致,那么充电时,容量低的会先充满,但是整体电压还没到充电截止电压,继续充电会过充,放电也一样,循环次数多了,就会损坏,所以串联电池总有一个最差的。保护板并不是单个充电,而是保护,如果不带均衡功能的话,是最差的充满就保护,实际整体并没有充满。即便是带均衡保护板,也是假均衡,通过旁路电阻,把充满的电池旁路,继续充满其他电池,达到整体充满的效果,因为旁路电阻功率有限,一般100mAh就很大了,其实对于整个电池组来说杯水车薪。其实串联电池的均衡,可以说是世界难题,低成本的大电流的均衡没有,而且串联数越大,均衡越困难。其实就是因为,串联电池过充过放不好控制,而且锂电过充过放损坏极快,还有安全问题,才开发的磷酸铁锂,磷酸铁锂容量低,能量也低,各方面都不如锂电,就是因为其耐过充过放,才大行其道。


  排线是保护板的检测线不需要粗线,红黑线是供电线,经过的电流大需要粗线。保护板是检测每个单体电芯的电压的,既保护每个单体不过放电,也保护不过充电,否则就不能通过保护板放电或充电了,起到保护作用。


  充电的时候,是平衡充电板接的排线,一般是从两端直接串联整体充电,充电器电压是大于电池组电压的。而排线检测每个单体电芯的电压,相当于并联个稳压管,单体充电电压不会超过稳压值,而其他单体电池继续充电通过稳压管旁路充电。因为此时每个单体的电量已经接近充满了,只是在平衡每个单体,所以充电电流小,补充平衡每个电芯充满。充电器只能是保护整个电池组端电压,平衡充电板是保证每个单体个过充电又是每个单体都充满,不能因为有一个电芯充满而造成停止整个电池组充电。


  1、有的手机充电器本身是有保护的,当检测出锂电池电压达到了4.2伏时,就停止充电。我的思路是在磷酸铁锂电池与充电器之间串联一个功率稍大一点的硅二极管(正向压降为0.6伏左右)这样充电的时候,当磷酸铁锂电池电压达到了3.6伏时候,加上二极管压降正好是4.2伏,同样能被充电器检测到,停止充电。


  2、手机电池的保护线路,取出来,用在磷酸铁锂电池的充电保护,也是根据以上原理在充电时候串联一个二极管,起到了4.2伏保护作用。


  电的寿命一般为300-500个充电周期。假设一次完全放电提供的电量为1Q,如不考虑每个充电周期以后电量的减少,则锂电在其寿命内总共可以提供或为其补充300Q-500Q的电力。由此知道,如果每次用1/2就充,则可以充600-1000次;如果每次用1/3就充,则可以充900-1500次。以此类推,如果随机充电,则次数不定。总之,不论怎么充,总共补充进300Q-500Q的电力这一点是恒定的。所以,我们也可以这样理解:锂电池寿命和电池的总充电电量有关,和充电次数无关。深放深充和浅放浅充对于锂电寿命的影响相差不大。那么,一些厂家宣传时说,“某某强悍锂电池,可充电1500次以上。”这就是纯粹地欺消费者无知了。


  事实上,浅放浅充对于锂电更有益处,只有在产品的电源模块为锂电做校准时,才有深放深充的必要。所以,使用锂电供电的产品不必拘泥于过程,一切以方便为先,随时充电,不必担心影响寿命。


  在使用锂电池中应注意的是,电池放置一段时间后则进入休眠状态,此时容量低于正常值,使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活,只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电池,恢复正常容量。由于锂电池本身的特性,决定了它几乎没有记忆效应。因此用户新锂电池在激活过程中,是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此,从我自己的实践来看,从一开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式是最好的。


  对于锂电池的“激活”问题,众多的说法是:充电时间一定要超过12小时,反复做三次,以便激活电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法,明显是从镍电池(如镍镉和镍氢)延续下来的说法。所以这种说法,可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,而且可以非常明确的告诉大家,我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。


  此外,锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充,并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说,如果你的锂电池在充满后,放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失,所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。


  此外在对某些机器上,充电超过一定的时间后,如果不去取下充电器,这时系统不仅不停止充电,还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的,但显然对电池的寿命而言是不利的。同时,长充电需要很长的时间,往往需要在夜间进行,而以我国电网的情况看,许多地方夜间的电压都比较高,而且波动较大。前面已经说过,锂电池是很娇贵的,它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多,于是这又带来附加的危险。


  此外,不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电,过放电对锂电池同样也很不利。这就引出下面的问题。


  2、正常使用中应该何时开始充电


  因为充放电的次数是有限的,所以应该将锂电池的电尽可能用光再充电。但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表,关于循环寿命的数据列出如下:


  循环寿命(10%DOD):>1000次


  循环寿命(100%DOD):>200次


  其中DOD是放电深度的英文缩写。从表中可见,可充电次数和放电深度有关,10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多。当然如果折合到实际充电的相对总容量:10%*1000=100,100%*200=200,后者的完全充放电还是要比较好一些,但前面网友的那个说法要做一些修正:在正常情况下,你应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电,但假如你的电池在你预计第2天不可能坚持整个白天的时候,就应该及时开始充电,当然你如果愿意背着充电器到办公室又当别论。


  而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙的重要事件的时候,即使在电池尚有很多余电时,那么你也只管提前充电,因为你并没有真正损失“1”次充电循环寿命,也就是“0.x”次而已,而且往往这个x会很小。


  电池剩余电量用完再充的原则并不是要你走向极端。和长充电一样流传甚广的一个说法,就是“尽量把机器的电池的电量用完,最好用到自动关机”。这种做法其实只是镍电池上的做法,目的是避免记忆效应发生,不幸的是它也在锂电池上流传之今。曾经有人因为机器电池电量过低的警告出现后,仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。结果这个例子中的机器在后来的充电及开机中均无反应,不得不送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低,以至于不具备正常的充电和开机条件造成的。


  3、对锂电池的正确做法


  归结起来,对锂电池在使用中的充放电问题最重要的提示是:


  1、按照标准的时间和程序充电,即使是前三次也要如此进行;


  2、当出现机器电量过低提示时,应该尽量及时开始充电;


  3、锂电池的激活并不需要特别的方法,在机器正常使用中锂电池会自然激活。如果你执意要用流传的“前三次12小时长充电激活”方法,实际上也不会有效果。


  因此,所有追求12小时超长充电和把锂电池用到自动关机的做法,都是错误的。如果你以前是按照错误的说法做的,请你及时改正,也许为时还不晚。


  4、使用锂电池注意防火


  有许多人或许是从手机才开始熟悉锂电池的。其实,它在许多家电中都有使用。毋庸置疑,锂电池高效、体轻等等优点正使其迅速地推广应用开来。可是,你是否知道,使用不慎,它也会使你惹“火”上身?


  锂电池具有体轻、高效、耐低温(-40℃)等优点,0.3mm厚、邮票大小的锂电池可连续使用5年以上,近年来正逐步淘汰现用的碱性干电池和锰电池,广泛应用于许多高档家电和手机中。


  锂电池不同于现用的锰电池和碱性干电池的氯化锌和氢氧化钾水溶电解液,它使用的是有机溶媒。锂电池正极采用二氧化锰、氟化铅、氯化亚硫等材料。负极采用的锂金属箔同一般电池负极使用的氯化锌相比,离子化倾向强、正负极电压差大,这样提高了锂电池的工作效能。


  但是,锂电池在使用过程中常常会出现发热、燃烧现象,轻者影响主机使用,重者还会烧毁主机引起火灾。据报道,日本近年来已发生多起因锂电池发热燃烧引起的家庭火灾事故。


  那么锂电池为什么会发热、燃烧呢?原来锂电池中的许多材料与水接触后,可发生剧烈的化学反应并释放出大量热能导致发热、燃烧现象。锂电池正极的二氧化锰,只沾一小滴水便可出现发热现象。锂电池中的氯化亚硫与水接触后,在生成盐酸和二氧化硫的同时释放热能,几种因素使锂电池成为生活中的“火种”,因此人们在使用锂电池时一定要注意防水、防潮湿。各种主机停用后,应取下锂电池置于干燥、低温处妥善保管,以预防和避免因锂电池使用不当而引起家庭火灾事故的发生。


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