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充电枪锂离子电池原理

文章出处:普乐固官网 浏览次数:发表时间:2018-11-05

           充电枪对锂离子电池进行充电,要按照时间顺序对其充电电流和充电电压进行控制,不能滥充,否则就极易损坏电池。
           所以对动力锂离子电池充电器的研究工作就必须在明确掌握其充放电特性即影响锂离子电池充电性能的主要因素:电压、电流和温度,在此基础上才能逐步展开。
           一般允许的范围是-20℃到+65℃之间,在进行设计时一般选择0℃到+60℃之间即可。
           充电的时候,在外加电场的影响下,正极材料LiCoO2分子里面的锂元素脱离出来,变成带正电荷的锂离子(Li),在电场力的作用下,从正极移动 到负极,与负极的碳原子发生化学反应,生成LiC6。
           于是从正极跑出来的锂离子就很“稳定”的嵌入到负极的石墨层状结构当中。从正极跑出来转移到负极的锂 离子越多,这个充电枪电池可以存储的能量就越多。
           放电的时候刚好相反,内部电场转向,锂离子(Li)从负极脱离出来,顺着电场的方向,又跑回到正极,重新变成钴酸锂分子(LiCoO2)。
           从负极跑出来转移到正极的锂离子越多,这个充电枪电池可以释放的能量就越多。
           在每一次充放电循环过程中,锂离子(Li)充当了电能的搬运载体,周而复始的从正极→负极→正极来回的移动,与正、负极材料发生化学反应,将化学能 和电能相互转换,实现了电荷的转移,这就是“锂离子电池”的基本原理。
           1电压。锂离子充电枪电池标称电压一般为3.6V 或3.7V(依厂商不同)。
           充电终止电压(也称浮置电压或浮动电压),依具体电极材料不同一般为4.1V、4.2V等。一般负极材料为石墨时终止电压为4.2V,负极材料为炭时终止电压为4.1V。
           对同一块充电枪电池而言,充电时即使初始电压不同,当充电枪电池容量达到100%时,终止电压也均达到同一水平。
           在对锂离子电池进行充电的过程中,如果电压过高,充电枪电池内部将产生大量的热量,使电池正极结构破坏或发生短路。
           因此在电池使用过程中必需对电池的充电电压进行监测,控制其电压在允许的电压范围内。
           锂电池充电方法
           电流。充电过程需要对充电电流进行控制。电池的*充电电流由电池的标称容量决定。标称容量符号为C,单位是“安时(Ah)”。
           计算方法为:C = IT (1-1) 式中,I 为恒流放电电流,T 为放电时间。例如,用50A 的电流对容量为50Ah 的电池充电,需要1 小时可以把电池充满。
           此时充电速率就是1C,常用的充电率为0.1 C 到1C 之间。
           一般意义上,依据充电速率的不同将充电过程分为慢速充电(也称涓流充电)、快速充电和超高速充电三种情况。
           慢速充电的电流在0.1C 到0.2C 之间;快速充电的充电电流大于0.2C 而小于0.8C;超高速充电的充电电流大于0.8C。
           由于电池有一定的内阻,其内部发热与电流相关。当电池的工作电流过大时其发热将使电池的温升超过正常值,影响电池的安全性甚至发生爆炸。
           充电初期,在充电枪电池放电过深的情况下也不能直接用大电流进行充电。
           而且随着充电的持续进行,充电枪电池所能接受电流的能力也在相应下降。因此在对电池进行充电的过程中,其充电电流一定要根据充电枪电池的具体状态进行相应控制。
           温度。电池性能的发挥还受充电枪电池温度的影响,温度太低会影响充电枪电池内部物质的活性,太高会破坏内部物质的结构。
           由于电解质、隔离膜等都是电子的绝缘体,所以这个循环过程中,并没有电子在正负极之间的来回移动,它们只参与电极的化学反应。
           采用继电器及稳压管串联,分别给每个工位根据校准流程参数进行充放电,及恒压充电,在这过程中用6.5位的高精度表进行监控。记录每个工位的实际参数。
           同时机器上的控制板也返回每个对应的回检参数。
           每个工位根据不同的参数大小需要测试15次以上。
           上位机的校准软件根据这两个参数算出K值和B值。
           从K.B值中求出其工位的线性参数。根据其工位的线性参数来判断其工位的充电枪电路元件误差值。把每个工位的线性参数集合在一起通过校准软件写入AT28C256的芯片里。
           每个工位经过校准后,根据其线性参数来执行其工位相对当前的流程值补上差值。使实际充电枪电流电压参数和回检值一致。

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