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缩短锂离子电池充电时间 快充技术优化方面

仪表产业 2019年11月18日 08:33:37 来源:仪表网人气:25249
  【仪表网 仪表产业】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。
 
  锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品。
 
  缩短充电时间的方式主要有以下三种:
 
  电流恒定、增大电压:普通充电器电流维持在1A的条件下,将220V电压降至5V充电器电压,5V充电器电压再降到4.2V电池电压。当增大电压至9V时,理论上可以将充电时间压缩到50%,但缺点是会导致充电器、手机发热,损害电池。
 
  电压恒定、增大电流:该技术在恒定的低电压条件下,通过增加多条并联电路,提高电流总和值。电路并联分流之后,每部分模块承担的子功率并不大,可以很好地控制电路散热,避免手机发烫。
 
  电压、电流均提高:这种同时增大电流与电压的方式,虽然能带来可观的充电速度的提升,但电路热能损耗和寿命缩短也同样是大问题,该技术还需要进一步发展。
 
  锂离子电池充电分为两个阶段:
 
  先恒流充电,到接近终止电压时改为恒压充电。例一种800mAh容量的电池,其终止充电电压为4.2V。电池以800mA(充电率为1C)恒流充电,开始时电池电压以较大的斜率升压,当电池电压接近4.2V时,改成4.2V恒压充电,电流渐降,电压变化不大,到充电电流降为1/10-50C(各厂设定值不一,不影响使用)时,认为接近充满,可以终止充电(有的充电器到1/10C后启动定时器,过一定时间后结束充电)。
 
  锂离子电池过度充放电会对正负极造成性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷,而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。
 
  充电量等于充电电流乘以充电时间,在充电控制电压一定的情况下,充电电流越大(充电速度越快),充电电量越小。电池充电速度过快和终止电压控制点不当,同样会造成电池容量不足,实际是电池的部分电极活性物质没有得到充分反应就停止充电,这种充电不足的现象随着循环次数的增加而加剧。
 
  资料来源:科普中国
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