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电池充电原理详解发布时间：2013-05-1414:12:55技术类别：电源技术镍隔与镍氢电池的充电对镍隔电池和镍氢电池充电有两种方式，就是我们大家所熟知的“快充”和“慢充”。快充和慢充是充电的一个重要概念，只有了解了快充和慢充才能正确掌握充电。首先，快充和慢充是个相对的概念。有人曾问，我的充电器充电电流有200mA，是不是快充？这个答案并不绝对，应该回答对于某些电池来说，它是快充，而对于某些电池来说，它只是慢充。那我们究竟怎样来判别快充还是慢充呢？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。在充电时，充电电流小于0.1C时，我们称为涓流充电。顾名思义，是指电流很小。一般而言，涓流充电能够把电池充的很足，而不伤害电池寿命，但用涓流充电所花的时间实在太长，因此很少单独使用，而是和其它充电方式结合使用。充电电流在0.1C-0.2C之间时，我们称为慢速充电。充电电流大于0.2C，小于0.8C则是快速充电。而当充电电流大于0.8C时，我们称之为超高速充电。正因为1C是个逻辑概念而非绝对值，因此根据1C折算的快充慢充也是一个相对值。前面例子中提到的200mA充电电流对于1200mAH的电池来说是慢充，而对于700mAH的电池来说就是快充。知道了快慢充的概念后，我们还需要了解充电器的情况才能对电池正确充电。目前市场上的充电器主要分为恒流充电器和自动充电器两种。一、恒流充电器恒流充电器是市场上最常见的充电器，从镍镉电池时代，我们就开始使用恒流充电器。恒流充电器通常使用慢速充电电流，它的使用相对比较简单，只需将电池放在电池仓中即可充电。需要注意的是，对充电时间的计算要准确。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。恒流充电器的构造简单，工作稳定，是一种不错的充电方式，对电池寿命的影响小。但它也有其局限性，首先必须计算时间，另外随着镍氢电池的容量越来越大，恒流充电所需的时间也越来越长，对使用带来了一定的不便。因此，近年来快速自动充电器也逐渐流行起来。二、快速自动充电器快速自动充电器在这两年越来越受到大家欢迎，它具有充电速度快，安全等特点。但也有一部分人对它有疑虑，因为快速充电器基本都使用快充电流来充电，这些人怕它会对电池的寿命产生影响。那么实际的情况如何呢？首先要肯定的是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。我们对电池充电时要使用比电池标称电压稍高的电压来进行，而电池本身对充电电流会产生一个反电势，因此有一部分电流为了抵消反电势而白白作功，转化为热能。当充电电流越大，就有更多的电能被转化为热能，充电时的温度就越高。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，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。由于这类充电器不再使用恒定的电流充电，也和过去的恒流充电器有明显的区别。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电压斜率判断法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最大好处就是不用再去计算时间。具体的使用方法可以查看各自的使用说明书，以防操作不当。快速充电器有一个分支就是超高速的充电器，这类充电器应用范围不大，设计、结构和工艺都很复杂，因此价格相当昂贵。三、超高速充电器在一些特殊的场合，人们需要在很短的时间内充好电池使用，这就需要使用超高速充电器。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。锂电池的充电目前的手机基本上所配电池都是锂离子电池，所以我下面所讲的是针对锂离子电池的充电知识。一、基本概念：1、锂离子电池标称电压3.7V（3.6V）,充电截止电压4.2V（4.1V,根据电芯的厂牌有不同的设计）。（锂离子电芯规范的说法是：锂离子二次电池）2、对锂离子电池充电要求（GB/T182872000规范）：首先恒流充电，即电流一定，而电池电压随着充电过程逐步升高，当电池端电压达到4.2V（4.1V）,改恒流充电为恒压充电，即电压一定，电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续逐步减小，当减小到0.01C时，认为充电终止。（C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mAh的容量，1C就是充电电流1000mA，注意是mA而不是mAh，0.01C就是10mA。）当然，规范的表示方式是0.01C5A,我这里简化了。3、为什么认为0.01C为充电结束：这是国家标准GB/T18287-2000所规定的，也是讨论得出的。以前大家普遍以20mA为结束，邮电部行业标准YD/T998-1999也是这样规定的，即不管电池容量多大，停止电流都是20mA。国标规定的0.01C有助于充电更饱满，对厂家一方通过鉴定有利。另外，国标规定了充电时间不超过8小时，就是说即使还没有达到0.01C,8小时到了，也认为充电结束。（质量没问题的电池，都应在8小时内达到0.01C,质量不好的电池，等下去也无意义），4、怎样区别电池是4.1V还是4.2V：消费者是无法区分的，这要看电芯生产厂家的产品规格书。有些牌子的电芯是4.1V和4.2V通用的，比如A&TB（东芝），国内厂家基本是4.2V,但也有例外，比如天津力神是4.1V（但目前也是按4.2V了）。5、把4.1V的电芯充电到4.2V会怎么样：会使电池容量提高，感觉很好用，待机时间增加，但会减短电池的使用寿命。比如原来500次，减少到300次。同样道理，把4.2V的电芯过充，也会减短寿命。锂离子电芯是很娇嫩的。6、既然电池内有保护板，我们是否就可以放心了呢：不是，因为保护板的截止参数是4.35V（这还是好的，差的要4.4到4.5V),保护板是应付万一的,假如每次都过充,电池也会很快衰减的。7、多大的充电电流算是合适的：理论上越小对电池越有好处。但你总不能为了一块电池充电等3天吧。国标规定的低倍率充电是0.2C（仲裁充电制式）还以上面的1000mAh容量的电池为例，就是200mA，那么我们可以估计出这只电池5个多小时可以充饱。（容量mAh＝电流mA×时间h）国家技术监督部门鉴定锂电容量，是以1C的高倍率充电，以0.2C的低倍率放电，以时间计算出容量值，试验次数5次，有1次容量达到试验结束。（就是有5次机会，如果第一次试验就合格了，后面的4次不做）检测之前允许有一次预循环，就是以1C恒流充电至4.2V即停止，而没有后面的恒压到0.01C的过程，更没有14小时。8、锂离子电池能承受多大的充电电流：厂家试验时可以很高，但国标高倍率规定为1C，还以上面的电池为例，1个多小时即可充满。这么大的充电电流，电池能承受吗？对于目前的锂离子电芯，是小意思而已。目前没有对充电器的国家标准，所执行的是邮电部行业标准YD/T998?1999/2,里面规定了充电器的电流不得大于1C。9、寿命是怎样规定的：简单说是指电池经过N次1C充、1C放电后，容量下降到70%，此时的N就是寿命。并不是说300次还可以用，301次就不能用了。国标规定寿命不得小于300次。我们平时使用的条件没有检测时这么严酷，寿命会更长。说了这么多概念（不要烦，还有很多没说），终于可以说充电器了。那么目前市场长的充电器情况是怎样的呢？二、充电器的种类和质量状况，使用建议。1、直充，直接插在手机上的那种，有人喜欢叫旅充，我们习惯叫“火牛”。这种充电器随手机有配，原装的质量都不错，突出的是即充即用，所以充电电流设计都较大（严格地说是手机所控制的充电电流），充电时间短。有些手机充满后有涓流补电，有些手机充满后即截止，等下去也徒劳。看了上面的概念你应该知道，是正常的，而且不用再傻乎乎地等14小时了。对于直充的充电效果，还要看手机，因为充电控制电路在手机上，其截止电压有一定的离散性，我实际测量同一批次同一型号的手机基本在4.09V至4.21V之间。就是说如果4.09V截止了，还没充满，不是最理想的容量，再继续充一段时间可能会更饱些。但不要忘了，即使有涓流补电的手机，就像4.09和4.21的充电电压的差别一样，手机的涓流补电电流也有一定的离散性，如果补电电流大了，就变成充电了，10几个小时，对电池也是有损害的，我曾遇到许多电池在手机上充坏的现象，原装电也有，品牌电也有。假如充坏了电池，造成漏液等，还有可能损坏手机，所以建议大家如果真想补电，应控制在2小时以内，并不要超过8小时。我的看法是，锂电很娇气，充饱够用即可。每次少用几小时但多用半年，和每次多用几小时但少用半年，自己衡量吧。2、座充，是有两个槽位，前面可放手机，后面放电池的，需要和火牛配合使用。原装的座充质量较好，许多具有“智能”，有些牌子的基本上能做到恒流恒压的充电过程，并在充电结束后有一个涓流补电的过程。有些牌子的虽然没有做到恒流恒压的过程，但电流电压等参数控制准确，也是不错的。所谓智能，其实很简单，例如MOTOROLA的电池，内部有一个芯片（只读存储器ROM），固化了一些编码，电池插入充电器后，充电器读出编码，就知道是何种电池，执行相应的充电过程，一切都是事先安排好的。（不同型号，不同容量，供应不同地区，甚至于配不同牌子电芯的，编码都不同），打个简单的比喻，我喊1,你们就按第一方案执行，我喊2,你们就按第二方案执行，我什么都不喊，或我喊3但事先没和你们约定好，就拒绝执行，现象就是充电器红灯闪烁，不能充电（在手机上就显示非认可电池）。并不是大家想象的，有单片机CPU控制。“智能”还体现在另外一些方面，就是电池的NTC（热敏电阻）和标准电阻，不同的电池由不同的标准电阻与充电器构成回路，来决定充电电流的大小，而在充电电流决定后，又根据不同的环境温度，由热敏电阻和充电器构成另外的回路来调整充电电流的大小。（有些电池只有热阻，有些电池只有标阻，而有些电池两个都有。）例如某型号的电池，薄电和厚电的容量不同，最佳的充电电流也应该不同，因此这两只电池的标准电阻是不同的，这样充电器就“知道”为薄电给多大的充电电流，为厚电给多大的充电电流。其实主动权还在电池一方，充电器只不过和电池构成了个回路而已。同样道理，当充电温度变化时，热敏电阻的阻值发生变化，与充电器构成回路来调整充电电流大小，保护电池，避免过热。?现在你知道为什么电池上和座充的电池槽位有一排五金接触片了吧。?智能“不过如此”。当然，同时你也知道一个合格的电池应该做到什么了吧？有时候不能全靠充电器，电池做的不好，充电器也发挥不了作用。目前许多国产电池将NTC用普通电阻代替以降低成本，失去了电流调整的作用，还有设计选材不合理等等，这是题外话，先按