鋰電池充電-快充原理圖文詳解-KIA MOS管

鋰電池充電過程

鋰離子電池的充電過程可以分為四個(gè)階段：涓流充電（低壓預(yù)充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。

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(jiǎn)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(cè)、輸入電流限制、充電完成后關(guān)斷充電器、電池部分放電后自動(dòng)啟動(dòng)充電等。

鋰電池快充原理

各大廠商都推出了快充技術(shù)，其原理是提高充電的電流和電壓，來(lái)實(shí)高功率充電。簡(jiǎn)單來(lái)說，充電端口的輸入功率=輸入電壓 x 輸入電流。一般手機(jī)充電器會(huì)有一個(gè)充電曲線，通過控制不同的電壓和電流，來(lái)實(shí)現(xiàn)最高的充電效率。

普遍來(lái)說，最高效的方式開始都是恒流充電（充電速度較快)，然后是恒壓充電（充電速度下來(lái)了，因?yàn)殡姵乇旧淼碾妷荷先チ?，最后是涓流充電（在充滿電后，補(bǔ)償因自放電而造成的容量損失)。

現(xiàn)在大多數(shù)手機(jī)使用的都是采用高通Quick Charge充電技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從最開始的1.0標(biāo)準(zhǔn)，到現(xiàn)在的4.0標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)越高充電效率越高。

QC 1.0突破USB-IF關(guān)于USB Battery Charge 1.2的協(xié)議，電壓電流提升到5V2A，充電時(shí)間縮短40%。

快充真正意義上的提升是從QC 2.0開始，通過握手協(xié)議，讓充電器與手機(jī)互相識(shí)別，握手后再提高傳輸電壓，最高可達(dá)20V，雖然電流不變，但充電的效率提升了近75%。

QC 3.0則是在2.0的基礎(chǔ)上，引入最佳電壓智能協(xié)議（INOV)算法，準(zhǔn)確控制充電的電壓，輸入電壓達(dá)到了200mV一檔的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，性能有了近38%的提升同時(shí)降低了損耗，此時(shí)憑借電壓的可控，電流提升至3A。

鋰電池充電快充

上圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為鋰電池電壓。由于鋰電池的特殊性，過壓或者欠壓都會(huì)導(dǎo)致電池報(bào)廢，所以現(xiàn)在的鋰電池充放電保護(hù)電路原理就是測(cè)量鋰電池電壓，再根據(jù)電壓判斷鋰電池是否處于正常狀態(tài)（非過壓、非欠壓)。

鋰電池的充電電流如上圖粉紅色線所示。鋰電池的充電分為三個(gè)階段，分別是恒流預(yù)充電、大電流恒流充電與恒壓充電。當(dāng)電壓低于3.0V時(shí)，充電器會(huì)采用100mA電流對(duì)鋰電池進(jìn)行預(yù)充電，就是上圖C C Pre-charge階段，中文名字叫恒流預(yù)沖電階段，目的是慢慢恢復(fù)過放電的鋰電池，是一種保護(hù)措施來(lái)的。合格的充電器都會(huì)有這個(gè)充電階段。

然后與問題有關(guān)的就來(lái)了。當(dāng)鋰電池電壓高于3.0V時(shí)，就進(jìn)入到第二階段，大電流恒流充電階段（C C Fast charge)。由于鋰電池經(jīng)過第一階段的預(yù)充，其狀態(tài)已經(jīng)比較穩(wěn)定了（預(yù)充階段的作用可以這樣理解，但并不嚴(yán)謹(jǐn))。

所以在第二階段，充電電流就可以適當(dāng)提高，根據(jù)不同的電池來(lái)說，這個(gè)電流的大小可以從0.1C到幾C不等，其中C是指電池容量，如2600mAh的鋰電池，0.1C就是指260mA大小的電流。

在這一個(gè)充電階段中，國(guó)家建議的標(biāo)準(zhǔn)充電是用0.1C電流進(jìn)行充電的，這個(gè)就是標(biāo)準(zhǔn)充電。不過標(biāo)準(zhǔn)充電這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)由于提出的時(shí)間很早，十幾年前的就提出來(lái)。

那時(shí)候因?yàn)殇囯姵丶夹g(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如現(xiàn)在穩(wěn)定（不允許大電流充電)，所以才會(huì)有這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)~~~采用標(biāo)準(zhǔn)充電的唯一好處就是充電過程穩(wěn)定，發(fā)生爆炸之類的幾率非常小；缺點(diǎn)就是費(fèi)時(shí)間。

而快速充電，就是指在這個(gè)階段用大于0.1C的電流進(jìn)行充電。如果鋰電池容量為2600mAh，那么標(biāo)準(zhǔn)充電的電流為260mA，只要充電電流大于260mA，就可以定義為快速充電了。不過就從目前的鋰電池水平與充放電管理芯片的水平來(lái)說，用1C的電流充電都沒問題。所以快速充電也沒有想象中的那么危險(xiǎn)。

一般快速充電的充電電流為0.2~0.8C，所以快速充電還是安全的。由于近幾年來(lái)的提升，現(xiàn)在的充電器基本上都是快充類型的。而鋰電池充電的最后一個(gè)階段為恒壓充電階段，這個(gè)階段就是檢測(cè)到鋰電池電壓等于4.2V時(shí)，充電器則進(jìn)入恒壓充電模式，這個(gè)階段充電電壓恒定為4.2V，充電電流則越來(lái)越小（慢慢充滿了，電流肯定變小~)。當(dāng)充電電流小于100mA時(shí)，就判斷電池充滿，切斷充電電路。

這一階段的特性，也可以解釋為什么手機(jī)指示充滿電后，拔出USB線再插進(jìn)去，手機(jī)又顯示繼續(xù)充電。另外，需要說一下的是：以上的充電是針對(duì)于單節(jié)鋰電池的最理想充電過程，目前的合格鋰電池充放電保護(hù)板都是這樣子工作的。

電瓶車的電瓶一般有鉛酸蓄電池和鋰電池兩種。這些電瓶都是由若干的電池成組而成的（鉛酸蓄電池類型的由6個(gè)或者8個(gè)串并聯(lián)組成；鋰電池類型的則由若干個(gè)鋰電池串并聯(lián)組成)。而涉及到電池組的充電方式，這里又有另外的一個(gè)大問題了，就是電池均衡問題。

結(jié)論

快速充電是指充電電流大于0.1C的充電方式，這種充電方式對(duì)于單個(gè)鋰電池來(lái)說，對(duì)壽命與穩(wěn)定性等的影響非常小；但是如果對(duì)于電瓶車電池組來(lái)說的話，快充就是用時(shí)間換取電池壽命的一種行為。

使用標(biāo)配充電器對(duì)電瓶車充電沒問題，但是對(duì)于那些打著10分鐘充滿電的充電站來(lái)說，就要注意了，使用這些充電站絕對(duì)大大影響電池壽命。另外，對(duì)于電池組來(lái)說，電池均衡意義更重要。快充對(duì)電池組的壽命有影響正是因?yàn)殡姵亟M均衡問題沒有解決。

鋰電池不能沖的很滿，因?yàn)闆_的滿會(huì)導(dǎo)致陰極陽(yáng)極見的隔離層被形成的dendrite穿透，這樣子電池就廢了。真正在使用中對(duì)電池影響壽命的是散熱管理和單個(gè)電池的充放電管理，也就是均衡管理。過快速的充電會(huì)散發(fā)大量的熱，肯定會(huì)減少電池使用壽命，但是在平時(shí)使用中不科學(xué)的管理模式對(duì)電池的損傷其實(shí)更大。

電池快充一定伴隨著大電流，隨之而來(lái)的發(fā)熱不可避免，然而發(fā)熱一定會(huì)帶來(lái)電解液的揮發(fā)，所以快充一定是減小電池壽命的。

鋰電池充電快充