锂离子电池的重要性能以及充放电特性

锂离子电池的重要性能

锂离子电池的额定电压为3.6V（少数的是3.7V）。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：石墨的4.2V；焦炭的4.1V。充电时要求终止充电电压的精度在±1％之内。锂离子电池的终止放电电压为2.4～2.7V（电池厂家给出工作电压范围或终止放电电压的参数略有不同）。高于终止充电电压及低于终止放电时会对电池有损害。

其使用有一定要求：充电温度：0℃～45℃；保存温度：-20℃～+60℃。锂离子电池不适合大电流充放电。一般充电电流不大于1C，放电电流不大于2C（C是电池的容量，如C=950mAh，1C的充电率即充电电流为950mA）。

充电、放电在20℃左右效果较好，在负温下不能充电，并且放电效果差[4]，（在-20℃放电效果最差，不仅放电电压低，放电时间比20℃放电时的一半还少）。

锂离子电池的充放电特性

锂离子电池的标称电压为3.6V，充满电压为4.2V，对过充电和过放电都比较敏感。为了最大限度减少锂离子电池易受到的过充电、深放电以及短路的损害，单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。其充放电特性如图2-3

锂离子电池的充电特性

锂离子电池在充电中具有如下的特性:

1.在充电前半段，电压是逐渐上升的;

2.在电压达到4.2V后，内阻变化，电压维持不变;

3.整个过程中，电量不断新增;

4.在接近充满时，充电电流会达到很小的值。

经过多年的研究，已经找到了较好的充电控制方法:

1.涓流充电达到放电终止电压2.7V;

2.使用恒流进行充电，使电压基本达到4.2V。安全电流为小于0.8C;

3.恒流阶段基本能达到电量的80%;

4.转为恒压充电，电流逐渐减小;

5.在电流达到较小的值(如0.05C)时，电池达到充满状态。

这种CC-CV的充电方式能很好的到达电池的充满状态，并且不损害电池，已经成为锂离子电池的重要充电方式。

但是在电池电压已经很低的情况下，电池内部的锂离子活性减弱，假如此时用比较大的电流充电，也有可能对电池有损害。如同人在剧烈运动前要进行必要的热身活动相同，锂离子的活性也要逐步激活。可以在电池低压段采用涓流方式，有效激活电池电压到2.7V以上，然后采用CC-CV的充电方式，有效的保护电池。

锂离子电池的放电特性

锂离子电池在线监测过程中，大部分电池参数是在对锂离子电池放电过程中得到，因此，对电池放电是电池监测中必不可少的环节。由于锂离子电池对过放电十分敏感，深度放电将严重影响锂离子电池的质量。因此，单体锂离子电池的放电电压必须得到精确控制。

实验发现，锂离子电池在放电终止电压2.7V的条件下，放电电流越大电池的极化越大，电池的放电容量越小，但电池的静态电压与电池的放电深度的关系是基本保持不变的状态。锂离子电池以大电流放电(大于2C)的情况下，电池的放电曲线出现了电压先降低后上升的现象

通常情况下，确定锂离子电池放电电流大小时，不能用电流的绝对值来衡量，而用额定容量C与放电时间的比来表示，称作放电速率或放电倍率。关于1700mAh的电池，假如以0.1C的电流放电，则放电电流为170mA。由于锂离子电池的内阻，一般在30-100mm之间，大电流放电或充电都会导致电池升温，因此在监测过程中，锂离子电池一般不允许高速率放电，一般放电速率应小于0.5C，最大持续放电速率不能超过1.5C，电压低于2.7V时应终止放电。