鋰電池充電的四段式充電原理及要求

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鋰電池在使用中隨著電量的釋放，電壓下降，電池的化學活性也會降低。為了更好的保護鋰電池的性能，鋰電池一般會要求充電過程按涓流充電（低壓預充）、恆流充電、恆壓充電以及充電終止四個階段，進行管控。

以某電池常規型三元鋰電池為例，INR26650-50A電池的標稱容量是5000mAh，標稱電壓是3.6V（市面上也有標3.7V），放電終止電壓是2.75V，充電終止電壓是4.20V。

鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓，從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命，簡化充電器的操作，其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成後關斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。

鋰電池的充電方式是限壓恆流，都是由IC晶元控制的，典型的充電方式是：先檢測待充電電池的電壓，如果電壓低於3V，要先進行預充電，充電電流為設定電流的1/10，電壓升到3V后，進入標準充電過程。

標準充電過程為：以設定電流進行恆流充電，電池電壓升到4.20V時，改為恆壓充電，保持充電電壓為 4.20V。此時，充電電流逐漸下降，當電流下降至設定充電電流的1/10時，充電結束。

圖1 鋰電池充電曲線圖

鋰電池充電的四個階段說明：

• 階段1：涓流充電——涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。在電池電壓低於3V左右時採用涓流充電，涓流充電電流是恆流充電電流的十分之一即0.1c(以恆定充電電流為1A舉例，則涓流充電電流為100mA)。

• 階段2：恆流充電——當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時，提高充電電流進行恆流充電。恆流充電的電流在0.2C至 1.0C之間。電池電壓隨著恆流充電過程逐步升高,一般單節電池設定的此電壓為3.0-4.2V。

• 階段3：恆壓充電—— 當電池電壓上升到4.2V時，恆流充電結束，開始恆壓充電階段。電流根據電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續充電電流由最大值慢慢減少，當減小到0.01C時，認為充電終止。（C是以電池標稱容量對照電流的一種表示方法，如電池是1000mAh的容量，1C就是充電電流1000mA。）

• 階段4：充電終止

有兩種典型的充電終止方法：採用最小充電電流判斷或採用定時器(或者兩者的結合)。最小電流法監視恆壓充電階段的充電電流，並在充電電流小於0.02C時終止充電。第二種方法從恆壓充電階段開始時計時，持續充電兩個小時后終止充電過程。

上述四階段的充電法完成對完全放電電池的充電約需要2.5至3小時。高級充電器還採用了更多安全措施。例如如果電池溫度超出指定窗口(通常為0℃至45℃)，那麼充電會暫停。 充電結束后，如檢測到電池電壓低於3.89V將重新充電