蓄电池充电器调研资料综述

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1、蓄电池充电器调研--资料综述2014年3月5日35一．锂离子电池充电方法综述1.锂离子电池介绍1.1.1常见电池分类1.1.1.1一次电池（不可充电电池）金属锂电池：锂锰电池、锂亚电池、锂铁电池干电池：锌锰干电池、碱性锌锰电池贮备电池：银锌电池1.1.1.2二次电池（可充电电池）可充电电池：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锌空气电池、液态锂离子电池、聚合物锂离子电池1.1.1.3其它电池（只能发电，不能储电）燃料电池：氢氧燃料电池、直接甲醇燃料电池太阳能电池：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、光敏化学太阳能电池1.1.2锂电池与其他二次电池的对比35352.锂离子电池

2、充电方法2.1锂离子电池的化学原理所谓锂离子电池，是在正极和负极中采用可以容纳锂离子的活性材料，使锂离子随着充放电从正极转移到负极或者从负极转移到正极。如上图所示，电池通过正极锂金属氧化物中产生的锂离子在负极活性碳中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程。当对电池进行充电时，正极上的锂原子电离成锂离子与电子。生成的锂离子通过电解液运动到负极。而作为负极的活性碳呈层状结构，它有很多微孔，在负极复合的锂原子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。当对电池放电时，嵌在负极碳层中的锂原子从活性碳内部向表面35移动，并在表面电离成锂离子和电子。锂离子和电子分别通过电解质和负载到达正极，

3、重新迁入到锂金属化物中。回到正极的锂离子越多，放电容量越高，通常所说的电池容量指的就是放电容量。一般锂离子电池的负极山碳(C)材料构成，正极由锂金属氧化物(LiM02)构成，主要的化学反应如下：对于锂离子电池，使用不同的活性材料，包括电池的正极材料，负极材料和电解质，电池的性能也会有所区别。负极材料中，目前常用的有焦碳和石墨。其中，石墨由于低成本、低电压(可以得到高的电池电压)、高容量和可恢复的优点，被广泛采用。正极材料中，主要以锂金属氧化物为主目前常用的有锂钴氧化物(LiCoO，)、锂镍氧化物(LiNiO：)，锂锰氧化物(LiMn：O。)以及纳米锰氧化物。2.2锂离子电池充放电特性2

4、.2.1充电终止电压与电池容量和寿命的关系—避免过压锂电池电池对充电终止电压的精度要求很高，误差不能超过额定值的1％。终止电压过高，会影响锂离子电池的寿命，甚至造成过充35电现象，对电池造成永久性的损坏；终止电压过低，又会使充电不完全，电池的可使用时问变短。下图显示了充放电时电池电压随电池容量变化的关系，在4.1V时锂电池容量接近100％．下图显示了充电终止电压对电池寿命的影响。可以看到，充电终止电压越高，电池寿命越短，4.2V是充电曲线函数的拐点。因此，结合充电终止电压对电池容量和电池寿命的影响，一般将充电终止电压设定在4.2V。352.2.2充电电流对锂电池的影响—避免过充充电电流

5、方面，锂电池的充电率(充电电流)应根据电池生产厂的建议选用。虽然某些电池充电率可达2C(C为电池的容量)，但常用的充电率为0.5-1C。在采用大电流对锂离子电池充电时，因充电过程中电池内部的电化学反应会产生热，因此有一定的能量损失，同时必须检测电池的温度以防过热损坏电池或产生爆炸。此外对锂电池充电，若全部用恒定电流充电，虽然可以在一定程度上缩短充电时间，但很难保证电池充满，如果对充电结束控制不当还会造成过充现象。锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。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

6、子再也无法释放出来。352.2.3放电电流对锂电池的影响—避免过放放电方面，锂电池的最大放电电流一般被限制在2．3C左右。更大的放电电流会使电池发热严重，对电池的组成物质造成损坏，影响电池的使用寿命。同时，由于大电流放电时，电池的部分能量转变成热能，因此电池的放电容量将会降低。在造成过放电(低于3．OV)时，还会造成电池的失效。对于过放电的锂电池，在充电前需要进行预处理，即使用小电流充电，使电池内部被过放电的单元被激活。在电池电压被充电至3．OV后再按正常方式充电通常将这一阶段的充电称为预充电。锂电池的充电温度一般应该被限制在O℃-60℃范围。电池温度过高会损坏电池并可能引起爆炸；温度

7、过低虽不会造成安全方面的问题，但很难将电池充满。由于充电过程中，电池内部将有一部分热能产生，因此在大电流充电时，需要对电池进行温度检测，并且在超过设定充电温度时停止充电以保证安全。352.3锂离子电池性能参数指标2.3.1电池内阻电池内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。电池内阻是衡量电