锂电池的充电原理

一、锂电池的充电原理：

              锂离子电池的充电过程可以分为三个阶段：涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电。

              锂电池的充电方式是限压恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充电方式是：先检测待充电电池的电压，如果电

       压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，电压升到3V后，进入标准充电过程。标准充电过程为：

       以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为 4.20V。此时，充电电流逐渐下

       降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。

              下图为充电曲线：

 

              
下图为锂电池充电的三个阶段：

阶段1：涓流充电
             涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池电压低于3V左右时采用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1A举例，则涓流充电电流为100mA)

 

阶段2：恒流充电
             当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V.

 

阶段3：恒压充电
             当电池电压上升到4.2V时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少，当减小到0.01C时，认为充电终止。（C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mAh的容量，1C就是充电电流1000mA。）

二、锂电池的快速充电技术  及 规范：

BC1.2规范也确定了每个端口应如何向终端设备枚举，以及识别应用端口类型的协议。

        三种USB BC1.2端口类型为SDP、DCP和CDP 。

       ► BC1.2的三种端口

            ● 标准下行端口（SDP）
               这种端口的D+和D-线上具有15kΩ下拉电阻。限流值如上讨论：挂起时为2.5mA，连接时为100mA，连接并配置为较高功率时为500mA。

            ● 专用充电端口（DCP）
               这种端口不支持任何数据传输，但能够提供1.5A以上的电流。端口的D+和D-线之间短路。这种类型的端口支持较高充电能力的墙上充电器和车载充电器，无需枚举。

            ● 充电下行端口（CDP）
               这种端口既支持大电流充电，也支持完全兼容USB 2.0的数据传输。端口具有D+和D-通信所必需的15kΩ下拉电 阻，也具有充电器检测阶段切换的内部电路。内部电路允许便携设备将CDP与其它类型端口区分开来。

 

 

 

           ► 充电过程剖析

            从物理计算公式上来说，功率(P)=电压(U)x电流(I)，在电池电量一定的情况，功率标志着充电速度，我们可以通过下列三种方式来缩短充电时间。

            1. 高电压恒定电流模式：
                       一般手机的充电过程是，先将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。整个充电过程中，如果增大电压，产生热能，所以充电时，充电器会发热，手机也会发热。而且这样功耗越大，对电池损害也是越大的。

 

            2. 低电压高电流模式：
                       在电压一定的情况下，增加电流，可以使用并联电路的方式进行分流，恒定电压下，进行并联分流之后每个电路所分担的压力越小，在手机中也进行同样处理的话，这个每条电路所承受的压力也就越小。

 

            3. 高电压高电流模式：
                       这种方式同时增大电流与电压，这样由之前的公式P=UI, 我们可以知道的是，这种方式是增大功率最好的办法，但增大电压的同时会产生更多的热能，这样其中所消耗的能量也是越多，并且电压与电流不是无限制的随意增大。