锂电池与充电电路
锂电池是继镍镉、镍氢电池之后，可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。
一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池：
锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。
锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制。
二、锂电池的特点：
1、具有更高的重量能量比、体积能量比；
2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；
3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；
4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；
5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；
6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；
7、可以随意并联使用；
8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代{zxj}的绿色电池；
9、成本高。与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。
三、锂电池的内部结构 ：
锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。
电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。
单节锂电池的电压为3.6V，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。
四、锂电池的充放电要求；
1、锂电池的充电：根据锂电池的结构特性，{zg}充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子拿走太多，而使电池报废。其充放电要求较高，可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电，当恒压充电电流降至100mA以内时，应停止充电。
充电电流（mA）=0.1～1.5倍电池容量（如1350mAh的电池，其充电电流可控制在135～2025mA之间）。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。
2、锂电池的放电：因锂电池的内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止{zd1}电压，也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节，{zd1}不能低于2.5V/节。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间（小时）=电池容量/放电电流。锂电池放电电流(mA)不应超过电池容量的3倍。（如1000mAH电池，则放电电流应严格控制在3A以内）否则会使电池损坏。
目前市场上所售锂电池组内部均封有配套的充放电保护板。只要控制好外部的充放电电流即可。
五、锂电池的保护电路：
两节锂电池的充放电保护电路如图一所示。由两个场效应管和专用保护集成块S--8232组成，过充电控制管FET2和过放电控制管FET1串联于电路，由保护IC监视电池电压并进行控制，当电池电压上升至4.2V时，过充电保护管FET1截止，停止充电。为防止误动作，一般在外电路加有延时电容。当电池处于放电状态下，电池电压降至2.55V时，过放电控制管FET1截止，停止向负载供电。过电流保护是在当负载上有较大电流流过时，控制FET1使其截止，停止向负载放电，目的是为了保护电池和场效应管。过电流检测是利用场效应管的导通电阻作为检测电阻，监视它的电压降，当电压降超过设定值时就停止放电。在电路中一般还加有延时电路，以区分浪涌电流和短路电流。该电路功能完善，性能可靠，但专业性强，且专用集成块不易购买，业余爱好者不易仿制。
六、简易充电电路：
现在有不少商家出售不带充电板的单节锂电池。其性能优越，价格低廉，可用于自制产品及锂电池组的维修代换，因而深受广大电子爱好者喜爱。有兴趣的读者可参照图二制作一块充电板。其原理是：采用恒定电压给电池充电，确保不会过充。输入直流电压高于所充电池电压3伏即可。R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2构成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后R4上的压降将降低，从而使Q3截止， LED将熄灭，为保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充1—2小时。使用时请给Q2、Q3装上合适的散热器。本电路的优点是：制作简单，元器件易购，充电安全，显示直观，并且不会损坏电池．通过改变W1可以对多节串联锂电池充电，改变W２可以对充电电流进行大范围调节。缺点是：无过放电控制电路。图三是该充电板的印制板图（从元件面看的xx图）。
七、单节锂电池的应用举例
1、 作电池组维修代换品
有许多电池组：如笔记本电脑上用的那种，经维修发现，此电池组损坏时仅是个别电池有问题。可以选用合适的单节锂电池进行更换。
2、 制作高亮微型电筒
笔者曾用单节3.6V1.6AH锂电池配合一个白色超高亮度发光管做成一只微型电筒，使用方便，小巧美观。而且由于电池容量大，平均每晚使用半小时，至今已用两个多月仍无需充电。电路如图四所示。
3、代替3V电源
由于单节锂电池电压为3.6V。因此仅需一节锂电池便可代替两节普通电池，给收音机、随身听、照相机等小家电产品供电，不仅重量轻，而且连续使用时间长。
八、锂电池的保存：
锂电池需充足电后保存。在20℃下可储存半年以上，可见锂电池适宜在低温下保存。曾有人建议将充电电池放入冰箱冷藏室内保存，的确是个好注意。
九、使用注意事项：
锂电池{jd1}不可解体、钻孔、穿刺、锯割、加压、加热，否则有可能造成严重后果。没有充电保护板的锂电池不可短路，不可供小孩玩耍。不能靠近易燃物品、化学物品。报废的锂电池要妥善处理。
充电：充电电流不得大于电池容量的1/2；充电截止电压为单颗4.20V±0.05V；
放电：3串电池组总电压不得低于8.25V；2串电池组总电压不得低于5.5V；单颗电压不得低于2.75V。低于这些额定电压将导致电池损坏！

常见电池术语与及使用常识
1、什么是1C充电电流？
例如一节5号镍氢电池的电容量为1200mAH，而另一节则为1600mAH。我们把一节电池的电容量称为1C，可见1C只是一个逻辑概念，同样的1C并不相等，1C充电电流可以是1200mA，也可以是1600mA。
2、什么是快速充电？
充电电流大于0.2C，小于0.8C则是快速充电。
3、什么是慢速充电？
充电电流在0.1C-0.2C之间时，我们称为慢速充电。
4、什么是涓流充电？
充电电流小于0.1C时，我们称为涓流充电。
5、什么是超高速充电？
充电电流大于0.8C时，我们称之为超高速充电。
6、什么是恒流充电方式？
恒流充电法是保持充电电流强度不变的充电方法。
恒流充电器通常使用慢速充电电流。
对充电时间的计算有个简单的公式：Hour=1.5C/充电电流。例如：对1200mAH的电池充电，充电器的充电电流为150mA，则时间为1800mAH/150mA等于12小时。当然在很多时候并不能计算出正好的时间，我们可以挑离得最近的半小时以方便记时。例如：充电器的电流为160mA，对1400mAH的电池充电，则时间为2100mAH/160mA约为13小时，而不用计算到分。
7、什么是快速自动充电方式？
通常所使用的是余弦法充电，也就是说并非用恒定的大电流充电，而是像余弦波那样电流强度随之变化，这样能缓解热量的积聚，从而将温度控制在一定范围内。
8、什么是脉冲式充电法？
脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环。
9、大电流充电对电池寿命的影响大不大？
大电流充电对电池寿命的影响是很小的，在很多情况下我们都要用到快速充电甚至超高速充电，充电电流有时可以达到2C或更高。
大电流并不是电池杀手，真正对电池寿命产生影响的是大电流充电时产生的高热。
10、如何解决大电流充电过程中的发热问题（过温保护）？
过高的温度对充电电池是有害的，在慢速恒流充电器中，由于是慢速充电，产生的热量在可控制范围内，因此并不需要采取特殊的措施。但在快速自动充电器中，采用快充电流就会产生更高的温度。
因此目前市场上的快速自动充电器都采用了各种方法来降低充电时的温度，通常所使用的是余弦法。一些充电器甚至加装散热风扇来解决发热问题。
11、超高速充电器如何进行过热保护？
由于超高速充电器需要极大的充电电流，有些甚至使用了2C-3C的充电电流，其发热问题尤为严重，仅仅采用余弦波充电还不够，因此这类充电器很多都采用在一个余弦波后插入一个很短暂的放电这种方法。这种做法可以缓解由于反电势消耗充电电流所产生的热量积累，从而进一步控制温度。
12、什么是-△V保护？
使用快速充电器的另一个问题是，当充电时间到了之后如果忘记停止充电，对电池的伤害要远大于慢速恒流充电器过充产生的伤害。因此为了解决过充问题，快速充电器一般都采用了比如-△V保护等方法来判断电池是否接近充满，这些充电器都使用了控制电路或者IC芯片来完成这一任务。当电池接近充满时，控制电路会自动转入涓流充电模式，对电池进行涓流充电。采用涓流电流对电池进行充电的好处是很明显的，其一如前所述，涓流充电能将电池充的很满，其次就是不用担心过充的问题，因此使用这类充电器的{zd0}好处就是不用再去计算时间。
13、常见的充电控制方式有哪些？
为避免电池过充，需要在必要时对充电过程或在充电完成时予以控制或终止。常见的充电控制方法有以下六种：
1）时间控制：
通过设置一定的充电时间来控制充电终点，一般按照充入120%~150%电池标称容量所需的对应时间来控制。标准充电一般采用时间控制方式，比如按照IEC标准测试电池容量时即采用0.1C充电16小时的方法。
2）-△V控制：
当电池充满电时，电池电压会达到一个峰值，然后电压会下降。当电压下降一定的值时，终止充电。
3）峰值电压控制：
通过检测电池的电压来判断充电的终点，当电压达到峰值时，终止充电。
4）温度控制：
电池在充电过程中，温度会逐渐升高。充满电时，电池温度与周围环境温度的差值会达到{zd0}。当差值{zd0}时停止充电。
5）dT/dt控制：
通过检测电池温度相对于充电时间的变化率来判断充电的终点。
6）TCO控制：
当电池温度升高一定数值时停止充电。

充电电池的种类 　
镍镉电池(Ni-Cd)
电压：1.2V
使用寿命为：500次
放电温度为：-20度～60度
充电温度为：0度～45度
备注：耐过充能力较强。
镍氢电池(Ni-Mh)
电压：1.2V
使用寿命为：1000次
放电温度为：-10度～45度
充电温度为：10度～45度
备注：目前{zg}容量是2100mAh左右。
锂离子电池(Li-lon)
电压：3.6V
使用寿命为：500次
放电温度为：-20度～60度
充电温度为：0度～45度
备注：重量比镍氢电池轻30%～40%，容量高出镍氢电池60%以上。但是不耐过充，如果过充会造成温度过高而破坏结构=>爆炸。
锂聚合物电池(Li-polymer)
电压：3.7V
使用寿命为：500次
放电温度为：-20度～60度
充电温度为：0度～45度
备注：锂电的改良型，没有电池液，而改用聚合物电解质，可以做成各种形状，比锂电池稳定。
铅酸电池(Sealed)
电压：2V
使用寿命为：200～300次
放电温度为：0度～45度
充电温度为：0度～45度
备注：就是一般车用电瓶(它是以6个2V串联成12V的)，免加水的电池使用寿命长达10年，但体积和重量是{zd0}的。

电池充电的名词解释
充电率(C-rate)
C是Capacity的{dy}个字母，用来表示电池充放电时电流的大小数值。
例如：充电电池的额定容量为1100mAh时，即表示以1100mAh(1C)放电时间可持续1小时，如以200mA(0.2C)放电时间可持续5小时，充电也可按此对照计算。
终止电压(Cut-off discharge voltage)
指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的{zd1}工作电压值。
根据不同的电池类型及不同的放电条件，对电池的容量和寿命的要求也不同，因此规定的电池放电的终止电压也不相同。
开路电压(Open circuit voltage OCV)
电池不放电时，电池两极之间的电位差被称为开路电压。
电池的开路电压，会依电池正、负极与电解液的材料而异，如果电池正、负极的材料xx一样，那么不管电池的体积有多大，几何结构如何变化，其开路电压都一样的。
放电深度(Depth of discharge DOD)
在电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比，称为放电深度。
放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很深的关系，当二次电池的放电深度越深，其充电寿命就越短，因此在使用时应尽量避免深度放电。
过放电(Over discharge)
电池若是在放电过程中，超过电池放电的终止电压值，还继续放电时就可能会造成电池内压升高，正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，使电池的容量产生明显减少。
过充电(Over charge)
电池在充电时，在达到充满状态后，若还继续充电，可能导致电池内压升高、电池变形、漏夜等情况发生，电池的性能也会显著降低和损坏。
能量密度(Energy density)
电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。
一般在相同体积下，锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍，是镍氢电池的1.8倍，因此在电池容量相等的情况下，锂离子电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小，重量更轻。
自我放电(Self discharge)
电池不管在有无被使用的状态下，由于各种原因，都会引起其电量损失的现象。
若是以一个月为单位来计算的话，锂离子电池自我放电约是1%-2%、镍氢电池自我放电约3%-5%。
充电循环寿命(Cycle life)
充电电池在反复充放电使用下，电池容量会逐渐下降到初期容量的60%-80%。
记忆效应(Memory effect)
在电池充放电过程中，会在电池极板上产生许多小气泡，时间一久，这些气泡会减少电池极板的面积，也间接影响电池的容量。

充电电池的充放电的基本要求
新买的充电电池要充电8-12小时？
不论任何电池都有自我放电的特性，所以当新充电电池到你手中时，这中间可能充电电池已经经过了一段时间的自我放电了。这就是充电电池内部的化学原料已经历一段时间没有使用，出现“钝化”状态，无法充分发挥化学反应，提供足够的电压。在这种情况下，{dy}次使用充电电池时，一定要将充电电池充满，让电压恢复到原有的水平。事实上，如果你的充电电池长时间没有使用，也一样会产生这种“钝化”现象，而且情况会更严重。{zh0}能对充电电池进行3次充放电的过程，将有助充电电池的活化作用。让充电电池内部的化学物质可以充分发挥应有的效果(镍镉电池)。有时新购买的充电电池，放进充电器的时候，会在还没充饱电之前充电器就停止充电了。当遇见这种问题的时候，你只要将充电电池移开充电器，然后再放进充电器继续充电。这对于新充电电池是很正常的现象，不是你购买到不良的充电电池(镍氢、锂离子电池)。一般来说对充电的时间不能太久，最多12小时就足够，如果一旦过度充电就会对充电电池造成损坏。
如何计算充电时间？
充电时间(小时)=充电电池容量(mAh)/充电电流(mA)*1.5的系数
假如你用1600mAh的充电电池，充电器用400mA的电流充电，则充电时间为:1600/400*1.5=6小时(注意：这种方法不适用新购买或长期未使用的充电电池)
镍氢充电电池和锂离子充电电池其实也是有记忆效应，使用起来真的不用放电吗？
其实上镍氢充电电池和锂离子充电电池的记忆效应是十分轻微的，并不值得我们去注意它。
(请注意看到这里时，就不要利用充电器的放电功能对镍氢充电电池和锂离子充电电池进行放电动作，尤其是锂离子充电电池，由于本身的材质因数，并不允许电池本身能够承受充电器的强制放电。如果你硬要对锂离子充电电池进行放电，最终将导致电池损坏。)另外，你使用需放电的镍镉充电电池，那么建议你，不论使用电池的次数是否频繁，{zh0}每隔两、三个月左右就对镍镉充电电池进行一次充放电，这样可以确保镍镉充电电池的记忆效应对电池的影响减到{zd1}状态。