鋰離子電池壽命因數(shù)及保護(hù)的必要性

摘要:本文研究了充放電和溫度條件對普通可充電鋰離子電池壽命的影響。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)，討論了鋰離子電池保護(hù)的必要性和合理的參數(shù)范圍。

關(guān)鍵詞:鋰離子電池，電動工具，鋰保護(hù)過充過放電

0、引言

目前，電動工具的發(fā)展呈現(xiàn)出小型化、輕量化、無繩化的趨勢。在便攜式電動工具中使用鎳鎘電池越來越受到限制。同時，由于鎳、鈷等有色金屬的價(jià)格成倍上漲，以及新型鋰離子電池材料的應(yīng)用和規(guī)模化生產(chǎn)，大大縮小了鋰離子電池與鎳鎘、鎳金屬氫化物電池之間的成本差距。這些因素有力地推動了鋰離子電池在便攜式電動工具中的應(yīng)用和發(fā)展。

1、概述

鋰離子電池必須考慮充放電的安全性以及電池的一致性，以防止電池變質(zhì)。鋰離子電池能量密度高，難以保證電池的安全性。在過充狀態(tài)下，電池溫度升高后能量過剩，電解液分解出現(xiàn)氣體，容易引起內(nèi)部壓力升高，引起自燃或斷裂。相反，在過度放電狀態(tài)下，電解液分解導(dǎo)致電池特性和耐久性惡化，減少了可充電次數(shù)。溫度的變化，特別是在低溫下，使這兩種情況更加有可能發(fā)生。因此，鋰離子電池的過充、過放電、過電流、短路和溫度保護(hù)是非常重要的，所以通常在電池組設(shè)計(jì)保護(hù)線路時要保護(hù)鋰離子電池。

2、分析

2.1電池電壓過高及相應(yīng)的過充保護(hù)正常情況下，鋰離子電池充電至4.2v;同時，當(dāng)充電電流小于0.1c或0.05c時，電池充滿電。將3000毫安電池從3.0v充電，得到如圖1所示的容量曲線:將電池分為三組，研究充電電壓對電池壽命的影響。充電截止電壓分別設(shè)置為4.200v、4.275v、4.350v，放電截止電壓統(tǒng)一設(shè)置為3.0v，實(shí)現(xiàn)電池的充放電循環(huán)，記錄電池容量的變化。參見圖2。

如圖所示，由于充電電壓的新增，初始放電容量為no。3.電池比1號的大。我也沒有。2.然而，大約20次循環(huán)后，電池容量開始急劇下降;沒有。2號電池也有類似的性能，但充電的截止點(diǎn)稍低，充電約130次后容量開始下降。因此，電池充電電壓越高，壽命下降(或衰減率)越快。

根據(jù)300次電池循環(huán)后剩余80%電量的要求2,沒有。3不能滿足。可以準(zhǔn)確達(dá)到1號，即在正常情況下，鋰離子電池的充電電壓不應(yīng)大于4.2v。相應(yīng)地，過充保護(hù)會限制電池電壓超過這個范圍。超過這個范圍，電池壽命必然會下降。電池電壓越高，危險(xiǎn)系數(shù)越大。一般情況下，當(dāng)電池電壓超過4.25v時，應(yīng)特別警惕，以免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)。因此，結(jié)合充電終止電壓，電池的放電深度和容量。3.電池100%，即電池容量每次發(fā)光。250次循環(huán)后，電池的容量迅速衰減，即放電越深，電池衰減越快。

一般情況下，終端電壓不應(yīng)低于2.5v或2.4v。當(dāng)電池電壓低于2.4v時，電池進(jìn)入深度放電。鋰離子電池放電深度越深，充電壽命越短，導(dǎo)致電池使用壽命越短。

在實(shí)際應(yīng)用中，通常通過設(shè)置過放電保護(hù)的終止電壓來控制深放電。過放電保護(hù)的終止電壓的設(shè)置應(yīng)參照應(yīng)用設(shè)備的放電電流和應(yīng)用環(huán)境，但應(yīng)高于2.4v。