3.7V鋰電池充電方法、過程（四個階段）-KIA MOS管

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、充電完成后關(guān)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恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充電方式是：先檢測待充電電池的電壓，如果電壓低于3V，要先進行預充電，充電電流為設(shè)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(shè)定電流進行恒流充電，電池電壓升到4.20V時，改為恒壓充電，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(shè)定充電電流的1/10時，充電結(jié)束。下圖為充電曲線。

鋰電池充電

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

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)。在電池電壓低于3V左右時采用涓流充電，涓流充電電流是恒流充電電流的十分之一即0.1c(以恒定充電電流為1A舉例，則涓流充電電流為100mA)，

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

階段3：恒壓充電—— 當電池電壓上升到4.2V時，恒流充電結(jié)束，開始恒壓充電階段。電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)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：采用最小充電電流判斷或采用定時器(或者兩者的結(jié)合)。最小電流法監(jiān)視恒壓充電階段的充電電流，并在充電電流減小到0.02C至0.07C范圍時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時，持續(xù)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。高級充電器還采用了更多安全措施。例如如果電池溫度超出指定窗口(通常為0℃至45℃)，那么充電會暫停.

充電結(jié)束后,如檢測到電池電壓低于3.89V將重新充電。

鋰電池充電

手機充電器的工作流程一般為：

1. 檢測電池的電壓，如果低于一個閾值電壓，就要進行涓流充電；

2. 電池充到一定電壓（一般設(shè)置為2.9V）時，進行全電流充電；

3. 當電池電壓達到預置電壓（鋰離子電池一般為4.2V）時，開始恒壓充電，同時充電電流降低；

4. 當電流逐漸減小到規(guī)定的值時，充電過程結(jié)束。

電池電壓低于2.5V（Vshort）時,鋰離子電池充電器用25mA的電流預充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時被損壞甚至發(fā)生危險。

對于電壓過低的電池需要進行預充，電池電壓低于2.5V（Vshort）時,鋰離子電池充電器用25mA的電流預充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時被損壞甚至發(fā)生危險。

充電終止檢測除電壓檢測外，還需采用其他的輔助方法作為防止過充的后備措施，如電池溫度監(jiān)測，檢測電池溫度用電池組溫度傳感器連續(xù)檢測電池溫度，當電池溫度超出設(shè)定范圍時關(guān)閉對電池充電。

限定充電時間，為電池提供附加保護。

除了上面的流程描述，它還具有自動重新充電、最小電流終止充電等特性。一般來說，恒壓充電結(jié)束時的小電流充電過程中，電流的大小一般為恒流充電時電流的十分之一。

目前在鋰離子電池充電器的設(shè)計中，對手機充電結(jié)束后由于某種因素放電的情況而專門設(shè)計了檢測電路，一旦檢測到電池電壓降低，就會重新啟動充電過程（見上圖）。

軟件要做的工作是設(shè)置進入快速充電的電壓閾值，進入恒壓充電的電壓閾值，充電超時時間，恒流充電的電流值，恒壓充電的電壓值，充電結(jié)束的電流閾值，中斷處理，提供sys接口給上層都充電的狀態(tài)，包括電池的類型，電池最高電壓，電池最低電壓，電池當前電壓，電池電量的百分比，電池的狀態(tài)，充電電流和電池溫度等等。

可以用測量電壓的方法估算電池剩余容量：

4.20V----100%

3.95V----75%

3.85V----50%

3.73V----25%

3.50V----5%

2.75V----0%

1、鋰電池的充電

由于鋰電池的結(jié)構(gòu)特性，最高充電終止電壓應為4.2V，不能過沖，否則會因正極的鋰離子拿走太多，而使電池報廢。其充放電要求較高，可采用專用的恒流、恒壓充電器進行充電。通常恒流充電至4.2V/節(jié)后轉(zhuǎn)入恒壓充電，當恒壓充電電流降至100mA以內(nèi)時，應停止充電。

充電電流（mA）= 0.1~1.5倍電池容量（例如1000mAh的電池，其充電電流可控制在100~1500mA之間）。常規(guī)充電電流可選擇在0.5倍電池容量左右，充電時間約為2~3小時。

2、鋰電池的放電

因鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所致，放電時鋰電池不能全部移向正極，必須保留一部分鋰離子在負極，來保證在下次充電時鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則，電池壽命就相應縮短。

為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子，就要嚴格限制放電終止最低電壓，也就是說鋰離子電池不能過放電。放電終止電壓通常為3.0V/節(jié)，最低不能低于2.5V/節(jié)。電池放電時間長短與電池容量、放電電流大小有關(guān)。

電池放電時間（小時）= 電池容量 /放電電流。鋰電池放電電（mA）不應超過電池容量的3倍。（例如1000mAh電池，則放電電流應嚴格控制在3A以內(nèi)）否則會使電池損壞。

下圖為TP4056充電電路

鋰電池充電