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深入剖析锂电池保护电路工作原理
来源: | 作者:sztaiqin | 发布时间: 2021-12-20 | 2914 次浏览 | 分享到:

1. 锂离子电池介绍

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池电压范围2.8V~4.2V，典型电压3.7V，低于2.8V或者高于4.2V，电池都会有损坏风险。

2. 1C和0.1C的概念

电池容量的单位是mAh，C指的是电池充放电的倍率，比如一个2000mAh的电池，以1C放电指的是放电电流大小为2000mA，0.1C为200mA，充电也是同样的道理。

3. 锂离子电池的优缺点

锂离子电池的主要优点：

  • 锂离子电池电压高，能量密度高；
  • 循环寿命长，一般可循环500，甚至达到1000次以上；
  • 自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右；
  • 可快速充电，1C充电时容量可以达到标称的80%；
  • 工作温度范围宽，一般为-25~45°C，后面有望突破-40-70°C；
  • 没有Ni-Cd、Ni-Mh一样的记忆效应，在充电前不必将剩余电量用完；
  • 相比较Ni-Cd、Ni-Mh来说环保无污染（不含镉，汞等重金属）；

锂离子电池的主要缺点：

  • 成本高；
  • 需要加保护电路板，包括过充和过放保护；
  • 不能大电流放电，一般放电电流在0.5C以下，过大的电流导致电池内部发热；
  • 安全性差，容易爆炸、起火。

4. 锂电池和锂离子电池的区别

锂电池和锂离子电池是两个不同的概念，主要有如下的区别：

  • 锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂；
  • 锂离子电池是以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子；
  • 锂电池也称一次锂电池，可以连续放电，也可以间歇放电，一旦电能耗尽便不能再用，不能进行充电；
  • 锂离子电池也称二次锂电池，可以充放电；

5. 锂离子电池充电模式

锂离子电池理想充电模式被称为CC CV模式，即恒流 恒压模式。
如下的图形中，灰色为电池电压，绿色为充电电流，红色为电池容量。
在电池电压低时，电池以固定的恒定电流进行充电，当电池电压达到4.2V时，会由恒流模式切换到恒压模式，因为电池的电压不容许超过4.2V，所以系统会逐渐减小充电电流，直到接近于0；当电池电压为4.2V，且充电电流为0，代表电池已充满电。


为了保证电池的绝对安全，实际的充电模式会更细化，对于不确定的电池上来就按照恒流进行充电，会给电池造成更大的损坏。
  • 测试模式，当电池电压低于2V时，会以很小的电流，对电池进行唤醒；
  • 涓流充电，也叫预充模式，当电池电压处于2V~3V之间时，会以恒流充电的1/10或者1/20电流大小进行预充；
  • 恒流充电，当电池电压升至3V以上时，会以恒流模式对电池快速充电；
  • 恒压充电，当电池电压达到4.2V时，会以恒压模式对电池进行充电；