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简述18650锂电池的充电过程及原理

2022-08-04   点击量:42

1、18650锂离子电池的充电过程


有些充电器使用廉价的方法实现的,在控制精度上不够好,容易造成电池充电异常,甚至损坏电池。选购充电器的时候尽量选择大品牌的18650锂离子电池充电器,质量和售后有保证,延长电池的使用寿命。品牌保障的18650锂离子电池充电器拥有四重保护:短路保护、过流保护、过压保护、电池反接保护功能等。过充电保护:当充电器对锂离子电池过充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态。


为此,保护器件需监测电池电压,当其到达电池过充电压时,即激活过充电保护功能,中止充电。过放电保护:为了防止锂离子电池的过放电状态,当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时,即激活过放电保护,中止放电,并将电池保持在低静态电流的待机模式。过电流及短路保护:当锂离子电池的放电电流过大或短路情况出现时,保护器件将激活过电流保护功能。


锂离子电池充电控制是分为两个阶段的,第一阶段是恒流充电,在电池电压低于4.2V时,充电器会以恒定电流充电。第二阶段是恒压充电阶段,当电池电压达到4.2V时,由于锂离子电池特性,假如电压再高,就会损坏,充电器会将电压固定在4.2V,充电电流会逐步减小,当电流减小到一定值时(一般是1/10设置电流时),切断充电电路,充电完成指示灯亮,充电完成。


锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷,而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。


2、18650锂离子电池的充电原理


锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。


同样道理,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。


不难看出,在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。假如我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。


六、18650锂离子电池为何有爆炸历史


18650电池绝大多数使用钢壳封装,质量不过关的电池由于没有保护功能,在过充(过度充电)的情况下,会使其内部压力骤增,当超过承受值时,便会爆炸。而短路、温度过高或电池被挤压变形甚至刺穿等问题都可能会引起电池爆炸。


经过30年的发展,18650电池制备工艺已经非常成熟,除了性能有了极大提升之外,其安全性也非常完善。为了防止密封的金属外壳发生爆炸,现在18650电池都会在顶部配有一个安全阀,安全阀是每一颗18650电池的标配,也是最重要的一道防爆屏障。

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钜大特种电池工程研究院

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