1. 鋰離子電池介紹
鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。
鋰離子電池電壓范圍2.8V~4.2V，典型電壓3.7V，低于2.8V或者高于4.2V，電池都會(huì)有損壞風(fēng)險(xiǎn)。2. 1C和0.1C的概念
電池容量的單位是mAh，C指的是電池充放電的倍率，比如一個(gè)2000mAh的電池，以1C放電指的是放電電流大小為2000mA，0.1C為200mA，充電也是同樣的道理。3. 鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)
- 循環(huán)壽命長，一般可循環(huán)500，甚至達(dá)到1000次以上；
- 自放電小，室溫下充滿電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為10%左右；
- 可快速充電，1C充電時(shí)容量可以達(dá)到標(biāo)稱的80%；
- 工作溫度范圍寬，一般為-25~45°C，后面有望突破-40-70°C；
- 沒有Ni-Cd、Ni-Mh一樣的記憶效應(yīng)，在充電前不必將剩余電量用完；
- 相比較Ni-Cd、Ni-Mh來說環(huán)保無污染（不含鎘，汞等重金屬）；
- 需要加保護(hù)電路板，包括過充和過放保護(hù)；
- 不能大電流放電，一般放電電流在0.5C以下，過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱；
4. 鋰電池和鋰離子電池的區(qū)別
鋰電池和鋰離子電池是兩個(gè)不同的概念，主要有如下的區(qū)別：- 鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負(fù)極是鋰；
- 鋰離子電池是以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子；
- 鋰電池也稱一次鋰電池，可以連續(xù)放電，也可以間歇放電，一旦電能耗盡便不能再用，不能進(jìn)行充電；
5. 鋰離子電池充電模式
鋰離子電池理想充電模式被稱為CC CV模式，即恒流 恒壓模式。如下的圖形中，灰色為電池電壓，綠色為充電電流，紅色為電池容量。在電池電壓低時(shí)，電池以固定的恒定電流進(jìn)行充電，當(dāng)電池電壓達(dá)到4.2V時(shí)，會(huì)由恒流模式切換到恒壓模式，因?yàn)殡姵氐碾妷翰蝗菰S超過4.2V，所以系統(tǒng)會(huì)逐漸減小充電電流，直到接近于0；當(dāng)電池電壓為4.2V，且充電電流為0，代表電池已充滿電。
為了保證電池的絕對(duì)安全，實(shí)際的充電模式會(huì)更細(xì)化，對(duì)于不確定的電池上來就按照恒流進(jìn)行充電，會(huì)給電池造成更大的損壞。- 測(cè)試模式，當(dāng)電池電壓低于2V時(shí)，會(huì)以很小的電流，對(duì)電池進(jìn)行喚醒；
- 涓流充電，也叫預(yù)充模式，當(dāng)電池電壓處于2V~3V之間時(shí)，會(huì)以恒流充電的1/10或者1/20電流大小進(jìn)行預(yù)充；
- 恒流充電，當(dāng)電池電壓升至3V以上時(shí)，會(huì)以恒流模式對(duì)電池快速充電；
- 恒壓充電，當(dāng)電池電壓達(dá)到4.2V時(shí)，會(huì)以恒壓模式對(duì)電池進(jìn)行充電；
像TI的方案，在電池電壓為4.2V，充電電流較低但不為0，約為恒流充電電流的1/10時(shí)，停止充電，這時(shí)候電池電壓會(huì)降低到4.16V或者4.17V；
6. 為什么鋰離子電池充電截止電壓是4.2V
下圖是電池的循環(huán)壽命和充電截止電壓的關(guān)系圖，在電池最初的周期中，充電到略高的電壓會(huì)得到更高的單周期電量，但只會(huì)存在一小段時(shí)間。當(dāng)電池的充電電壓比推薦的4.2V最高電壓還要高50mV或100mV時(shí)，由于每個(gè)周期都會(huì)略微過度充電，因此電池的老化速度會(huì)大大加快。總結(jié)一句話就是：電池的充電截止電壓高于4.2V，電壓越高，循環(huán)壽命越短，且電池容量下降越快。7. 鋰離子電池放電曲線
如下是鋰離子電池在不同放電電流下的放電曲線，可以看出：放電電流越大，電池的容量下降越快，容量越低，電池的標(biāo)稱容量使用越不充分。電池容量越低時(shí)，電池的內(nèi)阻相應(yīng)會(huì)增加較多，比較大的電流進(jìn)行放電時(shí)，內(nèi)阻增長的比較快。從不同溫度下的電池放電曲線可以看出：溫度越低，電池容量下降越快，放電越不充分。電池的溫度在0度以下，內(nèi)部活性成分很弱，內(nèi)阻會(huì)相應(yīng)的變大；過高的溫度對(duì)電池也有損壞。國標(biāo)規(guī)定鋰離子電池的循環(huán)壽命測(cè)試條件及要求： 在25度室溫條件下以1C充電150分鐘，以恒流1C的放電電流放到2.75V截止為一次循環(huán)。當(dāng)有一次放電時(shí)間小于36分鐘時(shí)試驗(yàn)結(jié)束，循環(huán)次數(shù)必須大于300次。國標(biāo)規(guī)定鋰離子電池的循環(huán)壽命測(cè)試條件及要求： 在25度室溫條件下以1C充電150分鐘，以恒流1C的放電電流放到2.75V截止為一次循環(huán)。當(dāng)有一次放電時(shí)間小于36分鐘時(shí)試驗(yàn)結(jié)束，循環(huán)次數(shù)必須大于300次。8. 鋰離子電池循環(huán)次數(shù)
舉一個(gè)不恰當(dāng)?shù)睦?，電池的充放電就像孩子喝母乳一樣?/span>1，如果一直讓孩子喝，家長不加以控制，那么這個(gè)奶可能會(huì)被喝光，類似電池過放；
2，如果家長一直不給孩子喝奶，這個(gè)奶就會(huì)積攢越來越多，類似電池過充；3，如果孩子喝奶喝的急，容易嗆奶，類似電池的過電流保護(hù)；科學(xué)喝奶，規(guī)律喝奶，需要家長的監(jiān)督，那電池如何做到科學(xué)充電和放電呢？鋰電池都有一個(gè)使用的安全電壓區(qū)間，最高和最低電壓一般被稱為充放電終止電壓或截止電壓，當(dāng)電池的實(shí)際工作電壓長時(shí)間低于放電終止電壓或者長時(shí)間高于充電終止電壓時(shí)，電池內(nèi)部將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害，嚴(yán)重傷害電池，導(dǎo)致性能下降，俗稱電池衰減，電池衰減的表現(xiàn)就是電池的內(nèi)阻增大，容量下降等。所以一般鋰離子電池內(nèi)部會(huì)有一個(gè)小的PCB板，和電池封裝在一起，如下圖所示，主要作用就是用來保護(hù)電池。這個(gè)電路板根據(jù)組成電路不同，一般會(huì)有過放保護(hù)、過充保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)以及控制IC失效之后的FUSE保護(hù)這幾種，下面會(huì)以一個(gè)常見的電路，講解這幾種保護(hù)的工作原理。
一般的鋰電池保護(hù)板由控制IC、MOS管、電阻電容、保險(xiǎn)絲FUSE等組成，TH為溫度檢測(cè)，內(nèi)部是一個(gè)10K NTC接到電池負(fù)極；ID是電池在位檢測(cè)，一般是47K/10K電阻接到電阻負(fù)極，有的是0R電阻；TH和ID均是選配，并不是所有鋰電池都有的。
充電時(shí)，控制IC X1會(huì)時(shí)刻監(jiān)測(cè)第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當(dāng)這個(gè)電壓大于等于過充截止電壓且滿足過充電壓的延時(shí)時(shí)間時(shí)，X1會(huì)通過控制第3腳來關(guān)閉MOS管Q2，Q2被關(guān)閉之后，充電回路被切斷（Q2的體二極管D2也是反向截止的），這個(gè)時(shí)候，電池只能放電。放電時(shí)，控制IC X1同樣會(huì)時(shí)刻監(jiān)測(cè)第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當(dāng)這個(gè)電壓小于等于過放截止電壓且達(dá)到過放電壓的延時(shí)時(shí)間，控制IC X1會(huì)通過第1腳關(guān)閉Q1，Q1被關(guān)閉之后，放電回路被切斷（Q1的體二極管D1是反向截止），這個(gè)時(shí)候，電池只能充電。過電流保護(hù)解除的條件是：將輸出端負(fù)載拿掉，控制IC會(huì)自動(dòng)將Q1重新打開。
銷售總監(jiān)