锂离子电池可以采取不同的充电方法,其中最简单的是恒压充电。采用恒压充电时,电池电压保持不变,而充电电流将逐渐降低。当充电电流低于0.8C时,可认为电池被充分充电了。为了避免有缺陷的电池无休止地进行充电,使用一个备用定时器来终止充电周期。恒压充电是一个相对节省成本的方法,但是这种方法需要很长的电池充电时间。因为在电池充电期间充电电压保持一定,充电电流下降很快,因而充电速率也降低很快。这样,电池就是在比其能够接受的低得多的电流强度下进行充电。 兼顾充电过程的安全性、快速性及电池使用的高效性,锂离子电池般都采用恒流恒压充电方法,其充电过程可分为涓流充电(预充电)、恒流充电及恒压充电三个阶段,如图2-30所示。
(1)预充电阶段 首先检测单节锂离子电池电压是否较低于3V,若是则采用涓流充电,即一个比较小的恒定电流对电池进行充电直到电池电压上升到一个安全值。否则可以省略该阶段,这也是最普遍的情况,由于预充电主要是完成对过放电的锂电池进行修复。
(2)恒流充电阶段 涓流充电后,充电器转入恒流充电状态。该状态下,充电电流保持不变的较大的值,电池的最大充电电流取决于电池的容量在恒流充电及预充电状态下,通过连续监控电池的电压和温度,可以采用下列两种恒流充电终止法,终止恒流充电。
①电池最高电压终止法:当单节锂电池电压达到4.2V,恒流充电状态需立即终止。
②电池最高温度终止法:在恒流充电过程中,当电池的温度达到60℃时,恒流充电状态应立即终止。
(3)恒压充电阶段 恒流充电结束后,则转入恒压充电状态。在该状态下,充电电压保持恒定。由于锂离子电池对充电电压精度的要求比较高,单节电池恒压充电电压需在规定值的士1%之间变化,因此要严格控制锂离子电池的充电电压,在恒压充电过程中,充电器连续监控电池的电压、温度、充电电流和充电时间。
常用的恒压充电终止方法有下列四种。
①电池最高电压:当单节锂离子电池的电压达到4.25V时,恒压充电状态自动终止。
②电池最高温度:当锂离子电池的最高温度达到60℃时,恒压充电状态自动终止。
③最长充电时间:为了保证锂离子电池安全充电,除了设定最高电压和最高温度外,还需设置最长恒压充电时间,在温度和电压检测失败的情况下,可以确保锂离子电池安全充电。
④最小的充电电流:在恒压充电过程中,锂离子电池的充电电流逐渐减弱,当充电电流下降到一定数值(一般为恒流充电电流的1/10)时,恒压充电状态自动终止。
另外,电池充足电后,若电池仍插在充电器上,电池会因为自动放电而损失电量。充电器应以非常小的电流对电池充电或监测电池电位以备对电池再充电,这种状态称为维护充电状态。
