随着数码产品的日益普及，现在越来越多的产品采用充电电池了，但作为产品能源的重要元件 充电电池，却很少有人深知原理和日常注意事项。在此将电池的原理及充电电池特别是锂电池的充电注意事项与各位共享。 镍氢电池充电注意事项充电温度　　请在0 C至40 C的环境温度下进行电池充电过程。充电过程的环境温度会影响电池的充电效率，所以在10 C至30 C下充电会达到最好的充电效率。　　在低于0 C下充电时，电池内的气体吸收反应将不正常，结果导致电池内压升高，这会促使电池排气阀启动释放出碱性气体，最终致使电池性能不断下降。　　在高于40 C下充电时，电池充电效率将下降，电池充电不完全会缩短电池工作时间，而且会导致电池漏碱。　　反向充电　　严禁对电池进行反向充电！对电池进行反向充电会引起电池内部气压急剧上升，这会促使电池排气阀启动释放碱性电解液，导致电池性能快速下降，还会出现电池膨胀和电池破裂的现象。　过充电　　应避免过充电，反复的过充电会导致电池性能下降。（过充电是指对是已经充満电的电池再继续充电）　　快速充电　　当对电池进行快速充电时，请使用特定的充电器，并且按照正确程序进行。　涓流充电（连续充电）　　不要对镍氢电池使用涓流充电。但是，在对电池使用快速充电后可以用0.033CmA至0.05CmA涓流进行补充充电。充电同时要避免用涓流方式过充，这样会损坏电池的特性，应使用计时器来控制充电时间。　　注释： CmA 　　在充电和放电过程中，CmA是一个指明电流大小和表示电池额定容量的值， C 是指电池的额定容量。例如：对额定容量为1500mAh电池的0.033CmA来说，这个值表示1500乖0.033(或1500除以30），即50mA锂电池充电注意事项现在很多的电子设备都配备电池，如：笔记本电脑、手机、MP4、数码摄像机、数码照相机等等，这些设备绝大部分都使用锂电池，锂电池充电要注意以下几项：1、如果锂电池存放3个月以上，就需要 激活 。 激活 的方法是进行2～4次的完全充放电过程，即 充满电－用完－再充电 ；因此新买来的电池一般都需要 激活 ；2、电池激活后，就不需要等全部用完再充，否则过度放电反而会损坏电池；可以晚上充电，白天使用(比如：手机)，或随用随充(比如：笔记本电脑)；3、连续充电时间最好不要超过24小时；4、如果设备不用，每个月要充电1次，否则电池容易损坏；(每个月固定一天将你家里所有不用的电器都充电一次，充电时间约8～10小时)5、电池寿命一般为2～4年。锂离子电池原理锂离子电池的正极材料通常由锂的活性化合物组成，负极是特殊分子结构的碳。常见的正极材料主要成分为LiCoO2，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。锂电池在一个寿命周期内一般可以进行300至500次的充、放电。因此，使用锂电池的误区之一：只要少用电池，这样就可以在一定程度上起到了延长电池寿命的作用。这时错误的，因为忽略了锂电池易老化的本性。锂离子电池自从出厂后其电量就开始不断衰减，即使是不进行循环使用，其部分电量也会永久性的丧失，这一现象我们将之称为电池的 老化效应 。它和镍氢电池的 记忆效应 一样，会造成电池电量的减少。锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应。过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正、负极造成永久的损坏。因此，带来了两个误区：使用锂电池的误区之二：锂电池必须用完电以后才能充电。这是错的，最好是在电量只有20%－40%的时候进行充电。锂离子电池通常配有充、放电控制电路。对于锂电池来说最好是进行部分放电，而不是完全放电。实际测试表明，如果电池放到每单元2.5伏特以下，虽然电池内部的安全电路会启动，但这个时候电池就会变得有些不好用了。结果只能使电池报废期提前。使用锂电池的误区之三：头三次充电应充满12-14小时。这是过渡充电的表现。首先有人认为，深度充、放能可以激发电池活性，提升锂离子电池的实际容量。据专家的回答，这只是不了解锂电池的机理而形成的有趣想象，深度的充、放电只会额外造成锂离子电池正、负的永久损坏。新电池的电量显示有时会不正确，比如电池已充满电，仍显示96%。几次充、放电全循环后，会慢慢达到99%-100%。其实，这是电池内的检测电路还没有采样到足够多的数据，还未来得及修正寄存器中的数值造成的。电池电量仍由电池的化学特性决定，显示的数值只是一个参考。所谓新电池在使用前进行三次全充、放的 激活 ，在专家们的眼里，也是以讹传讹。综上所述，锂电池只要正常充电就OK了。何况现在的锂电池充电器都配有指示灯，充电完成后指示灯会由红色变为绿色。现在市场上使用内置锂电的MP3非常多，因为不用更换电池，所以在某种意义上讲是比较方便的。但是问题也同样明显，那就是锂电池的寿命问题。电脑城的销售人员在回答关于锂电池寿命的问题时，通常会这样说 可以充 百次 。如果你真的这样理解，那就搞笑了。实际上正确的表述方式应该是 锂电池的寿命，与其充电周期的完成次数有关，和充电次数没有任何暧昧的关系。 大家都知道，锂电池的优点之一，就是可以在方便时刻随时为锂离子电池充电，而不用非要想把电用光之后再充。那么，什么叫充电周期呢？一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空，再由空充到满的过程，这并不等同于充一次电。说得简单一点，600毫安的锂电池，你第一次由0毫安充到了400毫安，用啊用啊用了N毫安；然后你又充了150毫安，再用了N毫安；最后再充100毫安，当最后一次充到50毫安的时候，这块电池的一个充电周期就到了。（400+150+50=600）一块锂电在第一天只用了一半的电量，然后又为它充满电。如果第二天还如此，即用一半就充，总共两次充电下来，这只能算作一个充电周期，而不是两个。因此，通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期，电量就会减少一点。这也就是为什么很多使用锂电池手机的人会经常说： 这个破手机，刚买回来可以用4天，现在充一次电只能用3天半 的原因。不过，这个电量减少幅度非常小，高品质的电池充过多次周期后，仍然会保留原始电量的80%，很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用。当然锂电寿命到了最终还是需要更换的。锂电的寿命一般为300-500个充电周期。假设一次完全放电提供的电量为1Q，如不考虑每个充电周期以后电量的减少，则锂电在其寿命内总共可以提供或为其补充300Q-500Q的电力。由此我们知道，如果每次用1/2就充，则可以充600-1000次；如果每次用1/3就充，则可以充900-1500次。以此类推，如果随机充电，则次数不定。总之，不论怎么充，总共补充进300Q-500Q的电力这一点是恒定的。所以，我们也可以这样理解：锂电池寿命和电池的总充电电量有关，和充电次数无关。深放深充和浅放浅充对于锂电寿命的影响相差不大。那么，某些MP3厂家宣传时说， 某某型号MP3使用强悍锂电池，可充电1500次以上。 这就是纯粹地欺消费者无知了。事实上，浅放浅充对于锂电更有益处，只有在产品的电源模块为锂电做校准时，才有深放深充的必要。所以，使用锂电供电的产品不必拘泥于过程，一切以方便为先，随时充电，不必担心影响寿命。锂电池保养：温度不要太高如果在高于规定的操作温度，即35 C以上的环境中使用锂电，电池的电量将会不断的减少，即电池的供电时间不会像往常那样长。如果在这样的温度下，还要为设备充电，那对电池的损伤将更大。即使是在较热的环境中存放电池，也会不可避免的对电池的质量造成相应的损坏。所以，尽量保持在适益的操作温度是延长锂电寿命的好方法。太低也不好如果在低温环境，即4 C以下中使用锂电，同样也会发现电池的使用时间减少了，有些手机的原装锂电在低温环境中甚至充不上电。但不必太担心，这只是暂时状况，不同于高温环境下的使用，一旦温度升起来，电池中的分子受热，就马上恢复到以前的电量。生命在于运动要想发挥锂离子电池的最大效能，就需要经常用它，让锂电内的电子始终处于流动状态。如果不经常使用锂电，请一定记得每月给锂电完成一个充电周期，做一次电量校准，即深放深充一次 可充电电池：原理，隐患，及安全充电方法 摘要：本文概要介绍了电池充电方式和现代电池技术，以使读者能更好的了解便携设备中使用的电池。本文对镍镉(NiCd)电池，镍氢(NiMH)电池和锂离子(Li+)电池的化学性质进行了描述，还介绍了一款单节锂离子和锂聚合物电池保护芯片。概述电池的应用从来没有像现在这么广泛。电池正在变得更小、更轻，在单位体积内容纳更多能量。电池发展的主要动力来自便携设备(例如移动电话，膝上电脑，摄录像机和MP3播放器)的快速发展。这篇关于充电方式和现代电池技术的应用笔记将帮助您更好了解这些便携设备中使用的电池。电池的定义如果电池仅定义为能量储存系统，则其有可能包括飞轮和时钟发条等元件。在现代技术中电池的更精确定义为：能够产生电能的便携、独立化学系统。一次电池，又叫不可充电电池或原电池，从电池单向化学反应中产生电能。原电池放电导致电池化学成分永久和不可逆的改变。但可充电电池，又叫二次电池，可在应用中放电，也可由充电器充电。所以，二次电池储存能量，而不是产生能量。充电和放电电流(安培)通常用电池额定容量的倍数表示，叫做充电速率(C-rate)。例如，对于额定为1安时(Ah)的电池，C/10的放电电流等于1Ah/10=100mA。电池的额定容量(Ah或mAh)是电池在特定的条件下完全放电所能储存(产生)的电能。因此，电池的总能量等于容量乘以电池电压，单位为瓦时。电池性能的测试电池的化学成分和设计共同限制了输出电流。若没有实际因素限制性能，电池瞬时可以输出无穷大电流。限制电池输出电流的主要因素是基本化学反应速率、电池设计，以及进行化学反应的区域。某些电池本身具有产生大电流的能力。如镍镉电池短路电流可大到足以融化金属和引起火灾。其它一些电池只能产生弱电流。电池中所有化学和机械总效应可用一个数学因数表示，即等效内阻。降低内阻可获得更大电流。没有电池能永久储存能量。电池不可避免要进行化学反应并缓慢退化，导致储存电量减少。电池容量与重量(或体积)之比称为电池的能量密度。高能量密度意味着在给定体积和重量的电池中可存储更多能量。下表给出了个人电脑和蜂窝电话中可充电电池的主要化学成分，以及其额定电压和能量密度(以瓦时每千克，或Wh/Kg表示)。表1.常用可充电电池化学成分的能量密度 CELLTYPENOMINALVOLTAGE(V)STORAGEDENSITY(Wh/kg)Leadacid2.130Nickelcadmium(NiCd)1.240to60Nickelmetalhydride(NiMH)1.260to80Circularlithiumion(Li+)3.690to100Prismaticlithiumion3.6100to110Polymerlithiumion3.6130to150表2.常用可充电电池化学成分的特性 AttributeNickelCadmiumNickelMetalHydrideLithiumIonEnergydensityLowMediumHighEnergystorageLowMediumMediumCyclelifeHighHighHighCostLowMediumHighSafetyHighHighMediumEnvironmentLowMediumMedium若一次和二次电池都能达到同样目的，为什么不总是选择二次电池呢?原因是二次电池有以下缺点：实际中，所有二次电池能量都会因自放电较快的损失二次电池使用前必需充电电池充电一个新的可充电电池或电池组(一个电池组中有几个电池)不能保证已充满电。事实上它们很可能已被完全放电。因此，首先要根据制造商提供的、与化学成分相关的指南，对电池/电池组充电。每次充电要根据电池化学成分按顺序施加电压和电流。因此，充电器和充电算法需满足不同电池化学成分的不同要求。电池充电常用术语包括：用于NiCd和NiMH电池的恒流(CC)，和用于锂离子和锂聚合物电池的恒流/恒压(CC/CV)(图1至6)。图1.半恒流充电，主要应用于剃须刀，数字无绳电话和玩具图2.定时器控制充电，主要应用于笔记本，数据终端，无线设备和蜂窝电话图3.-DV终止充电方式，主要应用于笔记本，数据终端，摄录像机，无线设备和蜂窝电话图4.-dT/dt终止充电方式，应用于电源设备和电动工具图5.涓流充电，主要应用于应急灯，导引灯和存储器备份表3.充电方式 ChemistryChargingMethodFeatureNo.ofTerminalsChargeTime(hours)ChargeCurrent(CmA)TrickleCurrent(CmA)ChargeLevelatEndofCharge(%)FigureReferenceNickelBased(NiClandNiMH)Semi-constantcurrentchargingMosttypicalsystem;simpleandlowcost2150,1--------1Timer-controlledchargingMorereliablethansemiconstantcurrentsystem;relativelysimpleandlowcost26to80,21/20-1/30Approx.1202- Vcut-offchargingMostpopular;morecomplex21to20,5-11/20-1/30Approx.110to1203 T/ tcut-offchargingMorecostly,butoverchargecanbeavoidedenablinglongerlifecyclethattheothers3or41to2 11/20-1/30Approx.100to1104Trickle-chargingSimpleandlowcost;applicableforcontinuouslongcharging2150,1--------5LithiumBasedConstantcurrent-constantvoltage(CC-CV)Notrecommendedforthemaincharge-controlsystemforNi-Cd/NiMHbatteries.PrevailingchargemethodforLi+andLi-Polymerbatteries.Relativelycomplexchargerdesign.21to31----Approx1006表4.不同化学成分电池充满的判据 ChemistryNiClNiMHLi+ChargingConstantcurrentConstantcurrentConstantcurrent/constantvoltageFullchargedetect-V/dtand/orT/dtV/dt=0and/orT/dtIcharge=eg0.03Cand/ortime如上所示，电池化学成分和充电技术不同，充电终止的判定条件也不同。镍镉电池充电在0.05C至大于1C的范围内对NiCd电池恒流充电。一些低成本充电器使用绝对温度终止充电。虽然简单、成本低，但这种充电终止方法不精确。更好的方法是通过检测电池充满时的电压跌落终止充电。对于充电速率为0.5C或更高的NiCd电池，- V方法是最有效的。- V充电终止检测应与电池温度检测相结合，因为老化电池和不匹配电池可能减少 V。通过检测温升速率(dT/dt)可以实现更精确的满充检测，这种满充检测比固定温度终止对电池更好。基于 T/dt和- V组合的充电终止方法可避免电池过充，延长电池寿命。快速充电可改善充电效率。在1C的充电速率下，效率可以接近1.1(91%)，充满一个空电池的时间为1小时多一点。当以0.1C充电时，效率便下降到1.4(71%)，充电时间为14小时左右。因为NiCd电池对电能接收程度接近100%，所以几乎所有的能量在充电开始的70%期间被吸收，而且电池保持不发热。超快速充电器利用该特点，在几分钟内将电池充到70%，以几C的电流充电而无热量产生。充到70%后，电池再以较低速率继续充电，直到电池充满。最后以0.02C至0.1C的涓流结束充电。镍氢电池充电尽管NiMH充电器与NiCd充电器类似，但是，NiMH充电器采用 T/dt方法终止充电，这是到目前NiMH电池充电的最好办法。NiMH电池充电结束时电压下降比较小，而对低充电速率(低于0.5C，这取于温度)可能不出现电压下降。新的NiMH电池会在充电周期内过早地出现错误峰值，这会导致充电器过早结束充电。此外，单用- V检测结束充电几乎肯定会出现过充，导致在电池失效前限制充放电次数。似乎没有在所有条件下(新或旧，热或冷，全部或部分放电)都适用的NiMH电池的-dV/dt充电算法。因此，除非NiCd充电器使用了dT/dt方法终止充电，否则不能用NiCd充电器为NiMH电池充电。而且，因为NiMH电池不能很好的吸收过充，所以，涓流充电电流比NiCd电池小(约0.05C)。NiMH电池的慢充比较困难。因为以0.1C至0.3C的速率充电时，电压和温度的变化不能准确指示电池已充满。因此，慢速充电器必须依靠定时器来决定何时结束充电。以此，为保证NiMH电池充满，应以接近1C的速率(或电池制造商指定速率)快速充电，同时监控电压( V=0)和温度(dT/dt)来确定何时结束充电。锂离子和锂聚合物电池充电镍基电池充电器限制电流，而锂离子电池充电器则需同时限制电压和电流。最初的锂离子电池充电电压限制在4.10V/节。电压越高意味着容量越大，现在可以通过增加化学添加剂实现4.20V电池电压。当前的锂离子电池一般充电到4.20V，容差为 0.05V/节。当端电压达到电压阈值并且充电电流降至0.03C(约Icharge的3%，参考图6)时表明电池已充满。多数充电器达到满充的时间约为3小时。尽管某些线性充电器声称Li+电池充电只需约一小时，但这类充电器通常在电池端电压达到4.2V时就终止充电，这种方法只能将电池充到其容量的70%。图6.恒流、恒压充电，主要用于蜂窝电话，无线设备和笔记本电脑。较高的充电电流并不会使充电时间缩短太多。较高的充电电流能较快达到电压峰值，但是浮充需要较长时间。通常，浮充时间是初始充电时间的两倍。锂离子电池保护因为Li+电池过充或过放可能会导致爆炸并造成人员伤害，所以使用这类电池时，安全是主要关心的问题。因此，商用锂离子电池组通常包括象DS2720这样的保护电路(图7)。DS2720提供了可充电Li+电池所需的所有保护功能，如：在充电时保护电池、防止电路过流、通过限制电池的放电电压延长电池寿命。图7.DS2720锂电池保护IC的典型应用电路DS2720IC使用外部开关元件，如低成本n沟道功率MOSFET，来控制充电和放电电流。内部9V的电荷泵为外部n沟道MOSFET提供高端驱动，与常见使用相同FET的低端保护电路相比具有更低的导通电阻。FET导通电阻实际上随电池放电而减少(见图8)。图8.受DS2720高端模式控制的保护FET电阻小于传统低端模式FET电阻。受DS2720控制的FET电阻实际上随电池电压下降而降低。DS2720稳压的高端n-FET驱动，即便在放电快结束时，都能保证低开关阻值。这将延长便携设备运行时间。监控电池过压/欠压，过流和过热稳压电荷泵支持高端模式n型沟道MOSFET集成电池选择功能8字节可锁定用户EEPROM 64位唯一电子序列号低功耗：工作15 A，静态1 A提供8引脚MSPO微型封装1-Wire 数据通讯接口DS2720允许用户通过数据接口或专用输入控制外部FET，减少了可充电Li+电池系统中额外的功率开关控制。DS2720通过其1-Wire接口提供主机系统对状态和控制寄存器、测量寄存器，以及通用数据存储器的读写访问。每个器件都有一个工厂编程的64位唯一地址，允许主机系统单独寻址每个器件(图9)。图9.受DS2720保护的锂离子电池波形DS2720为电池信息存储提供两类存储器，及EEPROM和可锁定EEPROM。EEPROM是真正的非易失(NV)存储器，用来保存重要的电池数据，不会因电池过度放电、偶然短路或ESD事件丢失数据。可锁定EEPROM在锁定后相当于只读存储器(ROM)，用于更安全地保存不再改变的电池数据。保护模式过压如果在VDD检测的电池电压超过过压阈值VOV时间大于过压延迟时间tOVD，则DS2720关闭充电FET，并将保护寄存器的OV置位。在过压期间，放电通路保持开放。除非被另外保护条件锁定，当电池电压降到充电使能阈值VCE以下或由于放电导致VDD-VPLS VOC时，充电FET被重新使能。欠压如果在VDD检测的电池电压低于欠压阈值VUV时间大于欠压延迟时间tUVD，则DS2720关闭充电和放电FET，并将保护寄存器的UV置位，使其进入休眠模式。当电池电压升到VUV以上和连接充电器后，IC打开充电和放电FET。短路如果在VDD检测的电池电压低于放电阈值VSC时间达到延迟时间tSCD，则DS2720关闭充电和放电FET，并将保护寄存器的DOC置位。除非PLS上的电压升至大于VDD-VOC，否则充电和放电FET不会导通。DS2720提供流经内部VDD至PLS电阻RTST的测试电流，当VDD升至大于VSC时上拉PLS。DS2720利用此测试电流检测有害低阻抗负载的移除。另外，测试电流还提供了流经RTST，由PLS到VDD的恢复性充电通路。过流若加在保护FET的电压(VDD-VPLS)大于VOC的时间超过了tOCD，则DS2720关断外部充电和放电FET，并将保护寄存器DOC置位。直到PLS上的电压升至大于VDD-VOC时电路才会导通。DS2720提供流经内部VDD至PLS电阻RTST的测试电流来检测有害低阻抗负载的移除。过热若DS2720温度超过TMAX，则立即关断外部充电和放电FET。在以下两个条件满足前FET不会导通：电池温度降到低于TMAX，主机将OT复位。充电温度应尽量在室温下充电。镍基电池应在10 C至30 C(50 F至86 F)之间快速充电。低于5 C(41 F)和高于45 C(113 F)时镍基电池的充电能力急剧下降。锂离子电池在整个温度范围内呈现良好的充电性能，但低于5 C(41 F)时充电速率应小于1 C。结论NiMH充电器可为NiCd电池充电，反之则不行。NiCd电池专用的充电器将会使NiMH电池过充。快速充电可增强镍基电池的寿命和性能，这是因为快速充电降低了内部结晶引起的记忆效应。镍基和锂基电池要求不同的充电算法。Li+电池需要保护电路来监控和保护过流、短路、过压、欠压以及过热。注意，在电池不常使用时，应从充电器中取出，在使用前对电池浮充。 可充电电池：原理，隐患，及安全充电方法 摘要：本文概要介绍了电池充电方式和现代电池技术，以使读者能更好的了解便携设备中使用的电池。本文对镍镉(NiCd)电池，镍氢(NiMH)电池和锂离子(Li+)电池的化学性质进行了描述，还介绍了一款单节锂离子和锂聚合物电池保护芯片。概述电池的应用从来没有像现在这么广泛。电池正在变得更小、更轻，在单位体积内容纳更多能量。电池发展的主要动力来自便携设备(例如移动电话，膝上电脑，摄录像机和MP3播放器)的快速发展。这篇关于充电方式和现代电池技术的应用笔记将帮助您更好了解这些便携设备中使用的电池。电池的定义如果电池仅定义为能量储存系统，则其有可能包括飞轮和时钟发条等元件。在现代技术中电池的更精确定义为：能够产生电能的便携、独立化学系统。一次电池，又叫不可充电电池或原电池，从电池单向化学反应中产生电能。原电池放电导致电池化学成分永久和不可逆的改变。但可充电电池，又叫二次电池，可在应用中放电，也可由充电器充电。所以，二次电池储存能量，而不是产生能量。充电和放电电流(安培)通常用电池额定容量的倍数表示，叫做充电速率(C-rate)。例如，对于额定为1安时(Ah)的电池，C/10的放电电流等于1Ah/10=100mA。电池的额定容量(Ah或mAh)是电池在特定的条件下完全放电所能储存(产生)的电能。因此，电池的总能量等于容量乘以电池电压，单位为瓦时。电池性能的测试电池的化学成分和设计共同限制了输出电流。若没有实际因素限制性能，电池瞬时可以输出无穷大电流。限制电池输出电流的主要因素是基本化学反应速率、电池设计，以及进行化学反应的区域。某些电池本身具有产生大电流的能力。如镍镉电池短路电流可大到足以融化金属和引起火灾。其它一些电池只能产生弱电流。电池中所有化学和机械总效应可用一个数学因数表示，即等效内阻。降低内阻可获得更大电流。没有电池能永久储存能量。电池不可避免要进行化学反应并缓慢退化，导致储存电量减少。电池容量与重量(或体积)之比称为电池的能量密度。高能量密度意味着在给定体积和重量的电池中可存储更多能量。下表给出了个人电脑和蜂窝电话中可充电电池的主要化学成分，以及其额定电压和能量密度(以瓦时每千克，或Wh/Kg表示)。表1.常用可充电电池化学成分的能量密度 CELLTYPENOMINALVOLTAGE(V)STORAGEDENSITY(Wh/kg)Leadacid2.130Nickelcadmium(NiCd)1.240to60Nickelmetalhydride(NiMH)1.260to80Circularlithiumion(Li+)3.690to100Prismaticlithiumion3.6100to110Polymerlithiumion3.6130to150表2.常用可充电电池化学成分的特性 AttributeNickelCadmiumNickelMetalHydrideLithiumIonEnergydensityLowMediumHighEnergystorageLowMediumMediumCyclelifeHighHighHighCostLowMediumHighSafetyHighHighMediumEnvironmentLowMediumMedium若一次和二次电池都能达到同样目的，为什么不总是选择二次电池呢?原因是二次电池有以下缺点：实际中，所有二次电池能量都会因自放电较快的损失二次电池使用前必需充电电池充电一个新的可充电电池或电池组(一个电池组中有几个电池)不能保证已充满电。事实上它们很可能已被完全放电。因此，首先要根据制造商提供的、与化学成分相关的指南，对电池/电池组充电。每次充电要根据电池化学成分按顺序施加电压和电流。因此，充电器和充电算法需满足不同电池化学成分的不同要求。电池充电常用术语包括：用于NiCd和NiMH电池的恒流(CC)，和用于锂离子和锂聚合物电池的恒流/恒压(CC/CV)(图1至6)。图1.半恒流充电，主要应用于剃须刀，数字无绳电话和玩具图2.定时器控制充电，主要应用于笔记本，数据终端，无线设备和蜂窝电话图3.-DV终止充电方式，主要应用于笔记本，数据终端，摄录像机，无线设备和蜂窝电话图4.-dT/dt终止充电方式，应用于电源设备和电动工具图5.涓流充电，主要应用于应急灯，导引灯和存储器备份表3.充电方式 ChemistryChargingMethodFeatureNo.ofTerminalsChargeTime(hours)ChargeCurrent(CmA)TrickleCurrent(CmA)ChargeLevelatEndofCharge(%)FigureReferenceNickelBased(NiClandNiMH)Semi-constantcurrentchargingMosttypicalsystem;simpleandlowcost2150,1--------1Timer-controlledchargingMorereliablethansemiconstantcurrentsystem;relativelysimpleandlowcost26to80,21/20-1/30Approx.1202- Vcut-offchargingMostpopular;morecomplex21to20,5-11/20-1/30Approx.110to1203 T/ tcut-offchargingMorecostly,butoverchargecanbeavoidedenablinglongerlifecyclethattheothers3or41to2 11/20-1/30Approx.100to1104Trickle-chargingSimpleandlowcost;applicableforcontinuouslongcharging2150,1--------5LithiumBasedConstantcurrent-constantvoltage(CC-CV)Notrecommendedforthemaincharge-controlsystemforNi-Cd/NiMHbatteries.PrevailingchargemethodforLi+andLi-Polymerbatteries.Relativelycomplexchargerdesign.21to31----Approx1006表4.不同化学成分电池充满的判据 ChemistryNiClNiMHLi+ChargingConstantcurrentConstantcurrentConstantcurrent/constantvoltageFullchargedetect-V/dtand/orT/dtV/dt=0and/orT/dtIcharge=eg0.03Cand/ortime如上所示，电池化学成分和充电技术不同，充电终止的判定条件也不同。镍镉电池充电在0.05C至大于1C的范围内对NiCd电池恒流充电。一些低成本充电器使用绝对温度终止充电。虽然简单、成本低，但这种充电终止方法不精确。更好的方法是通过检测电池充满时的电压跌落终止充电。对于充电速率为0.5C或更高的NiCd电池，- V方法是最有效的。- V充电终止检测应与电池温度检测相结合，因为老化电池和不匹配电池可能减少 V。通过检测温升速率(dT/dt)可以实现更精确的满充检测，这种满充检测比固定温度终止对电池更好。基于 T/dt和- V组合的充电终止方法可避免电池过充，延长电池寿命。快速充电可改善充电效率。在1C的充电速率下，效率可以接近1.1(91%)，充满一个空电池的时间为1小时多一点。当以0.1C充电时，效率便下降到1.4(71%)，充电时间为14小时左右。因为NiCd电池对电能接收程度接近100%，所以几乎所有的能量在充电开始的70%期间被吸收，而且电池保持不发热。超快速充电器利用该特点，在几分钟内将电池充到70%，以几C的电流充电而无热量产生。充到70%后，电池再以较低速率继续充电，直到电池充满。最后以0.02C至0.1C的涓流结束充电。镍氢电池充电尽管NiMH充电器与NiCd充电器类似，但是，NiMH充电器采用 T/dt方法终止充电，这是到目前NiMH电池充电的最好办法。NiMH电池充电结束时电压下降比较小，而对低充电速率(低于0.5C，这取于温度)可能不出现电压下降。新的NiMH电池会在充电周期内过早地出现错误峰值，这会导致充电器过早结束充电。此外，单用- V检测结束充电几乎肯定会出现过充，导致在电池失效前限制充放电次数。似乎没有在所有条件下(新或旧，热或冷，全部或部分放电)都适用的NiMH电池的-dV/dt充电算法。因此，除非NiCd充电器使用了dT/dt方法终止充电，否则不能用NiCd充电器为NiMH电池充电。而且，因为NiMH电池不能很好的吸收过充，所以，涓流充电电流比NiCd电池小(约0.05C)。NiMH电池的慢充比较困难。因为以0.1C至0.3C的速率充电时，电压和温度的变化不能准确指示电池已充满。因此，慢速充电器必须依靠定时器来决定何时结束充电。以此，为保证NiMH电池充满，应以接近1C的速率(或电池制造商指定速率)快速充电，同时监控电压( V=0)和温度(dT/dt)来确定何时结束充电。锂离子和锂聚合物电池充电镍基电池充电器限制电流，而锂离子电池充电器则需同时限制电压和电流。最初的锂离子电池充电电压限制在4.10V/节。电压越高意味着容量越大，现在可以通过增加化学添加剂实现4.20V电池电压。当前的锂离子电池一般充电到4.20V，容差为 0.05V/节。当端电压达到电压阈值并且充电电流降至0.03C(约Icharge的3%，参考图6)时表明电池已充满。多数充电器达到满充的时间约为3小时。尽管某些线性充电器声称Li+电池充电只需约一小时，但这类充电器通常在电池端电压达到4.2V时就终止充电，这种方法只能将电池充到其容量的70%。图6.恒流、恒压充电，主要用于蜂窝电话，无线设备和笔记本电脑。较高的充电电流并不会使充电时间缩短太多。较高的充电电流能较快达到电压峰值，但是浮充需要较长时间。通常，浮充时间是初始充电时间的两倍。锂离子电池保护因为Li+电池过充或过放可能会导致爆炸并造成人员伤害，所以使用这类电池时，安全是主要关心的问题。因此，商用锂离子电池组通常包括象DS2720这样的保护电路(图7)。DS2720提供了可充电Li+电池所需的所有保护功能，如：在充电时保护电池、防止电路过流、通过限制电池的放电电压延长电池寿命。图7.DS2720锂电池保护IC的典型应用电路DS2720IC使用外部开关元件，如低成本n沟道功率MOSFET，来控制充电和放电电流。内部9V的电荷泵为外部n沟道MOSFET提供高端驱动，与常见使用相同FET的低端保护电路相比具有更低的导通电阻。FET导通电阻实际上随电池放电而减少(见图8)。图8.受DS2720高端模式控制的保护FET电阻小于传统低端模式FET电阻。受DS2720控制的FET电阻实际上随电池电压下降而降低。DS2720稳压的高端n-FET驱动，即便在放电快结束时，都能保证低开关阻值。这将延长便携设备运行时间。监控电池过压/欠压，过流和过热稳压电荷泵支持高端模式n型沟道MOSFET集成电池选择功能8字节可锁定用户EEPROM64位唯一电子序列号低功耗：工作15 A，静态1 A提供8引脚MSPO微型封装1-Wire 数据通讯接口DS2720允许用户通过数据接口或专用输入控制外部FET，减少了可充电Li+电池系统中额外的功率开关控制。DS2720通过其1-Wire接口提供主机系统对状态和控制寄存器、测量寄存器，以及通用数据存储器的读写访问。每个器件都有一个工厂编程的64位唯一地址，允许主机系统单独寻址每个器件(图9)。图9.受DS2720保护的锂离子电池波形DS2720为电池信息存储提供两类存储器，及EEPROM和可锁定EEPROM。EEPROM是真正的非易失(NV)存储器，用来保存重要的电池数据，不会因电池过度放电、偶然短路或ESD事件丢失数据。可锁定EEPROM在锁定后相当于只读存储器(ROM)，用于更安全地保存不再改变的电池数据。保护模式过压如果在VDD检测的电池电压超过过压阈值VOV时间大于过压延迟时间tOVD，则DS2720关闭充电FET，并将保护寄存器的OV置位。在过压期间，放电通路保持开放。除非被另外保护条件锁定，当电池电压降到充电使能阈值VCE以下或由于放电导致VDD-VPLS VOC时，充电FET被重新使能。欠压如果在VDD检测的电池电压低于欠压阈值VUV时间大于欠压延迟时间tUVD，则DS2720关闭充电和放电FET，并将保护寄存器的UV置位，使其进入休眠模式。当电池电压升到VUV以上和连接充电器后，IC打开充电和放电FET。短路如果在VDD检测的电池电压低于放电阈值VSC时间达到延迟时间tSCD，则DS2720关闭充电和放电FET，并将保护寄存器的DOC置位。除非PLS上的电压升至大于VDD-VOC，否则充电和放电FET不会导通。DS2720提供流经内部VDD至PLS电阻RTST的测试电流，当VDD升至大于VSC时上拉PLS。DS2720利用此测试电流检测有害低阻抗负载的移除。另外，测试电流还提供了流经RTST，由PLS到VDD的恢复性充电通路。过流若加在保护FET的电压(VDD-VPLS)大于VOC的时间超过了tOCD，则DS2720关断外部充电和放电FET，并将保护寄存器DOC置位。直到PLS上的电压升至大于VDD-VOC时电路才会导通。DS2720提供流经内部VDD至PLS电阻RTST的测试电流来检测有害低阻抗负载的移除。过热若DS2720温度超过TMAX，则立即关断外部充电和放电FET。在以下两个条件满足前FET不会导通：电池温度降到低于TMAX，主机将OT复位。充电温度应尽量在室温下充电。镍基电池应在10 C至30 C(50 F至86 F)之间快速充电。低于5 C(41 F)和高于45 C(113 F)时镍基电池的充电能力急剧下降。锂离子电池在整个温度范围内呈现良好的充电性能，但低于5 C(41 F)时充电速率应小于1 C。结论NiMH充电器可为NiCd电池充电，反之则不行。NiCd电池专用的充电器将会使NiMH电池过充。快速充电可增强镍基电池的寿命和性能，这是因为快速充电降低了内部结晶引起的记忆效应。镍基和锂基电池要求不同的充电算法。Li+电池需要保护电路来监控和保护过流、短路、过压、欠压以及过热。注意，在电池不常使用时，应从充电器中取出，在使用前对电池浮充。