延长锂离子电池寿命的新型充电解决方案

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Dobavljač prijenosnih elektrana

锂离子电池具有能量密度高、体积小、重量轻等优势，在手机、笔记本电脑市场已完全取代其他电池，占比几乎为100%。 目前，锂离子电池正迅速延伸至电动工具等应用领域，其广阔的市场前景越来越被认可。 但与镍、镍镉、铅酸电池相比，锂离子电池的应用发展需要更快推进，必须不断提高其安全性和使用寿命。

本文将从充电器的角度探讨一种新型的充电解决方案，以增加锂离子电池的安全性，延长电池的使用寿命，同时降低充电器的成本。 在电池的使用过程中，我们经常会听到电池行业的这样一句话：“电池的使用中少即是多，多即是反差”。 这句话我们可以理解为不正确的充电条件或者方法会更容易损坏电池，减少电池的寿命。

以1、8650无钴锂电为例，当充电过温时，在70℃时，电解液界面（SEI）开始分解而发热；120℃时，电解液、正极开始热分解，产生气体且温度迅速升高；260℃左右：电池爆炸。 或者充电过压，以过压5.5V来说，容易使锂金属析出，溶剂被氧化，温度升高，发生恶性循环，甚至造成电芯爆炸。

因此，对于如何充电，我们一起来探讨以下几个重要问题。 为什么要预充电？电池工作电压从2.5V（碳负极电池：3V，电量为0%）到4.

2V（100%功率）。 当电压低于2.5V时，电池放电终止。

同时由于放电回路关闭，内部保护电路的电流损耗也降到最低。 当然，由于内部材质不同，放电终止电压可以在2.5V-3.

0V，因内部材质不同。 当电压超过4.2V时，充电回路终止，以保护电池安全；而当单元电池工作电压降至3.

0V，可以认为放电终止，放电循环终止，保护电池安全。 因此，当电池不使用时，应该给电池充20%的电，然后防潮保存。 由于锂离子电池的能量比较高，因此在电池使用寿命方面需防止过充、过放。

Overlant导致活性物质恢复困难，如果直接进入快速功率模式（大电流），会损坏电池，影响使用寿命，并可能因此带来安全隐患。 先用小电流（C/10）充电至2.5V至3.

0V，然后需要转换为快充。 虽然现在的锂离子电池在应用中都有保护板，一般来说，重叠的情况发生的几率会比较小，但是不加预充，在这两种情况下，重叠的情况也可能会带来隐患。 一是保护板无效，二是自放电率达到（5%-10%/月）。

因此小电流预充电可以有效解决过放电电芯的充电问题。 不过，充电电流并不是越大越好。 以单体锂离子电池为例，其充电方式包括恒流、恒压充电过程，恒压通常为4。

2V（以LiCoO2电池为例），恒流设定值为0.1c～1c。 大电流的充电虽然会缩短充电时间，但是也会造成电池寿命的缩短和容量的降低，所以需要选择合适的恒流值进行充电。

下面是4.2V/900mAhlicoo2电芯不同电流充电与电池容量的关系曲线（图1），我们可以看到，大约经过500次充电后，小电流充电的电池容量明显大于大电流充电的电池容量。 恒压充电的电压精度对电池能量密度要求较高，过度损坏对锂离子电池的危害很大，有可能发生扩大漏液甚至爆炸。

而且容易导致电池内的电解物质加速电池的寿命，因此准确的恒压值对于锂离子电池的寿命至关重要。 为了充电更加充分，要保证恒压值与终止电压值的精度在1%以内。 以无钴锂离子电池为例，最好是尽量接近4。

2V，但不超过4.2V，这种高精度电压充电方式，可以减少钴的溶解，稳定LiCoO2的层状结构，使其包覆层不发生变化，提高循环性能，保持较高的容量。 另外，即使轻微的过压也会带来两个现象，电池初始容量降低和电池循环寿命降低。

对于多离子电池来说，为了保证最大的电池容量和寿命，有时精度甚至要小于0.5%。 因此，充电电压的精确控制是锂离子电池充电器的关键技术。

目前人们对于锂离子电池的充电电压存在这样的误解。 考虑是有电池保护板。 它不关心电压精度。

这是不可取的。 因为电池保护板是为了针对可能发生的事故做出及时的保护，所以它考虑更多的是安全因素，而不是性能因素。 比如，以4为例。

2V，保护板的过压保护参数是4.30V（有的可能是4.4V），如果每次都充满的话，用4.

30V作为充电截止点，电池容量增加会非常快。 为什么有充电器销售商他们多次碰过充电器用户退货，说是充电器坏了因为充一天电，电池没充满，充电器不转灯，一直红灯。 当厂家实际测量该充电器时，发现一切正常，符合出厂要求。

这是什么问题？这很重要，因为这款充电器没有考虑到电池的老化。 如果致命充电的电流太小，会使老化的电池达不到充电完成的设定点，使用户产生误判断，认为充电器已经坏了。 充电压的目的在于防止锂离子电池受损或者过度循环，在充电的非特定区段，由于自放电的原因，很难进入EOC状态（高于判断电流），一方面对用户造成伤害，另一方面也可能因过度充电而扩大电池过热现象。

针对这些因素，凹凸科技（O2Micro）全新推出的多节锂离子电池充电芯片OZ8981已经是一个完美的解决方案。 OZ8981是一款专用的充电管理集成芯片，具有精确的电压、电流输出，及多重保护功能，提供六段充电控制模式，系统设计方便，成本低廉。 这对于轻型电动车、电动自行车、电动工具等多锂离子电池组具有重要意义。

高性价比、高可靠性的OZ8981内置单芯片集成充电控制器，实现高效的误差放大器输出。 支持0V脉冲充电、预充电、恒流充电、恒压充电、截止、自动再充电控制。 智能充电控制。

支持预充电启动电压、恒流充电、恒压充电值、截止充电电流值的灵活设置。 此外，OZ8981具有高精度充电电压（±1%）和电流（±5%）输出；通过外部电阻调节，电压输出精度可达±0.5%。

支持双充电压：预充电、恒压充电按时（最长5小时，或不按时）。 支持双重温度保护：内部温度保护（115°C）、外部高温保护（默认：44°C）和低温保护（默认：2°C）。 外部温度保护点可外部灵活设置。

支持充电过压保护、过流保护、短路保护。 支持电池自动接入检测，直接LED显示充电状态。 该器件采用通用封装SOP16。

如图。 图4为OZ8981锂离子电池充电曲线图。 OZ8981通过与前端PWM芯片的结合，将帮助用户快速实现安全、高效、低成本的锂离子电池充电器。