鋰電池是繼鎳鎘、鎳氫可充電電池之后的佼佼者。鋰離子電池以其優(yōu)良的特性被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、攝錄像機(jī)、筆記本電腦、無繩電話、電動(dòng)工具、遙控或電動(dòng)玩具、照相機(jī)等電子設(shè)備中。
一、鋰電池的性能與特點(diǎn)
鋰離子電池的負(fù)極為石墨晶體，正極通常為二氧化鋰。充電時(shí)鋰離子由正極向負(fù)極運(yùn)動(dòng)而嵌入石墨層中。放電時(shí)，鋰離子從石墨晶體內(nèi)負(fù)極表面脫離移向正極。充放電過程中鋰總是以鋰離子形態(tài)出現(xiàn)，而不是以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)。因而這種電池叫做鋰離子電池，簡(jiǎn)稱鋰電池。其特點(diǎn)是：
1．比鎳鎘、鎳氫電池有更高的能量重量比、能量體積比；
2．電壓高，單節(jié)電壓為3．6V，等于3只鎳鎘或鎳氫電池；
3，自放電小，可長(zhǎng)時(shí)間存放；
4．無記憶效應(yīng)，所以充電前無需放電；
5，壽命長(zhǎng)，正常工作條件下，充／放電循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)大于500次；
6．可快速充電，使充電時(shí)間縮短至1～2小時(shí)；
7．電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對(duì)環(huán)境無污染，是當(dāng)代最先進(jìn)的綠色電池；
8．成本高，與其他可充電池相比價(jià)格較貴。
二、鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
鋰電池通常有兩種外形：圓柱形和長(zhǎng)方形。
電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，用一種非常精細(xì)而滲透性很強(qiáng)的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由鋰和二氧化鈷組成的鋰離子收集極及由鋁薄膜組成的電流收集極。負(fù)極由片狀碳材料組成的鋰離子收集極和銅薄膜組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件，以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時(shí)保護(hù)電池不受損壞。
三、鋰電池的充放電要求
1．鋰電池的充電
最高充電終止電壓應(yīng)為4．2V，不能過充，否則會(huì)因正極的鋰離子拿走太多而報(bào)廢?？刹捎脤Ｓ玫暮懔?、恒壓充電器進(jìn)行充電，通常恒流充電至4．2V／節(jié)后轉(zhuǎn)入恒壓充電，當(dāng)恒壓充電電流降至100mA以內(nèi)時(shí)，應(yīng)停止充電。
充電電流(mA)=0．1—1．5倍電池容量(如1350mAh的電池，其充電電流可控制在135～2025mA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(shí)間約為2—3小時(shí)。
2．鋰電池的放電
因鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所致，放電時(shí)鋰離子不能全部移向正極，必須保留一部分鋰離子在負(fù)極，以保證在下次充電時(shí)鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則，電池壽命就相應(yīng)縮短。為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子，就要嚴(yán)格限制放電終止最低電壓，也就是說鋰電池不能過放電。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(shí)間長(zhǎng)短與電池容量、放電電流大小有關(guān)。電池放電時(shí)間(小時(shí))=電池容量／放電電流。鋰電池放電電流(mA)不應(yīng)超過電池容量的3倍(如1000mAh電池，則放電電流應(yīng)嚴(yán)格控制在3A以內(nèi))。否則會(huì)使電池?fù)p壞。
目前市場(chǎng)上所售鋰電池組內(nèi)部均封有配套的充放電保護(hù)板，只要控制好外部的充放電電流即可。轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明轉(zhuǎn)自“維修吧-
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四、鋰電池的保護(hù)電路
兩節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路如圖1所示。由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管和專用保護(hù)集成塊S-8232組成，過充電控制管FET2和過放電控制管FET1串聯(lián)于電路，由保護(hù)Ic監(jiān)視電池電壓并進(jìn)行控制，當(dāng)電池電壓上升至4．2V時(shí)，過充電保護(hù)管FET2截止，停止充電。為防止誤動(dòng)作，一般在外電路加有延時(shí)電容。當(dāng)電池電壓降至2．55V時(shí)，過放電控制管FET1截止，停止向負(fù)載供電。過電流保護(hù)是在當(dāng)負(fù)載上有較大電流流過時(shí)，控制FET1使其截止，停止向負(fù)載放電，目的是為了保護(hù)電池和場(chǎng)效應(yīng)管。過電流檢測(cè)是利用場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻作為檢測(cè)電阻，監(jiān)視它的電壓降，當(dāng)電壓降超過設(shè)定值時(shí)就停止放電。
在電路中還加有延時(shí)電路，以區(qū)分浪涌電流和短路電流。該電路功能完善，性能可靠，但專業(yè)性強(qiáng)，且專用集成塊不易購(gòu)買，業(yè)余愛好者不易仿制。
五、簡(jiǎn)易充電電路
現(xiàn)在有不少商家出售不帶充電板的單節(jié)鋰電池，其性能優(yōu)越，價(jià)格低廉，可用于自制產(chǎn)品及鋰電池組的維修代換，因而深受廣大電子愛好者喜愛。
有興趣的讀者可參照?qǐng)D2制作一塊充電板。其原理是：采用恒定電壓給電池充電，確保不會(huì)過充。輸入直流電壓高于所充電池電壓3伏即可。R1、Q1、W1、TL431組成精密可調(diào)穩(wěn)壓電路，Q2、W2、R2構(gòu)成可調(diào)恒流電路，Q3、R3、R4、R5、LED為充電指示電路。隨著被充電池電壓的上升，充電電流將逐漸減小，待電池充滿后R4上的壓降將降低，從而使Q3截止，LED將熄滅，為保證電池能夠充足，請(qǐng)?jiān)谥甘緹粝绾罄^續(xù)充1—2小時(shí)。使用時(shí)請(qǐng)給Q2、Q3裝上合適的散熱器。
本電路的優(yōu)點(diǎn)是：制作簡(jiǎn)單，元器件易購(gòu)，充電安全，顯示直觀，并且不會(huì)損壞電池．通過改變W1可以對(duì)多節(jié)串聯(lián)鋰電池充電，改變W2可以對(duì)充電電流進(jìn)行大范圍調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)是：無過放電控制電路。
圖3是該充電板的印制板圖(從元件面看的透視圖)。
