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基礎知識之充電控制IC

作者: 時間:2024-03-29 來源:電子森林 收藏

電池大致可分為“一次電池”和“二次電池”。 “一次電池”是一次用完就處理掉的一次性電池, 而可以反復充電循環使用的電池稱為“二次電池”或“蓄電池”。

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/202403/456992.htm

鋰離子電池

二次電池中的主流是鋰離子電池。 這種電池的結構是正極使用鋰金屬氧化物,負極使用碳,在它們之間填充電解液。 由于這種電池的體積小、重量輕、能量密度高、且容易獲得高電壓,因此多被用作移動設備等小型電子設備的電池。

優點

  • 與鎳氫和鉛酸電池相比,容量更大,輸出功率更高
  • 充電時不損失實際容量

缺點

  • 不建議在0~45℃*的溫度范圍外充電
  • 溫度過高有著火的風險,溫度過低則特性會急劇惡化

全固態和半固態電池

隨著設備向更小更薄的方向發展,對更安全、更高密度的二次電池的需求高漲,因此電解部分使用新材料的全固態和半固態電池等新型二次電池的開發進程加速。 鋰離子電池使用電解液,而全固態電池使用的是固體電解質,因此無需擔心漏液等問題。 另外,也不需要用來隔離電極和電解液的隔膜,電池電壓主要在2V~3V左右,低于鋰離子電池(3V~5V左右),效率更高。

  • 全固態電池(使用固體電解質代替電解液)
  • 半固態電池(電解液使用有機電解液)

優點

  • 可以用大于電池標稱容量值1C*的充電電流充電
  • 工作溫度范圍寬(部分產品的推薦工作溫度范圍寬達-40℃~105℃)

缺點

  • 普通列表項目在相同體積下,能量密度通常比鋰離子電池低,因此容量較低

※C倍率:將1小時內對標稱電池容量進行完全充放電的電流大小定義為“1C”。

是對“二次電池”進行充電的IC,主要發揮以下作用:

  • 控制充電電流、電壓和功率
  • 異常狀態保護
  • 監控相關參數

會在監測電壓、電流和溫度這三個要素的同時,從安全和延長二次電池壽命等角度,進行與二次電池相匹配的充電控制。

  • 恒流充電(CC:Constant Current)

恒流充電是為了防止過電流充電而通過恒定電流對二次電池進行充電的方法。 (為防止二次電池的過電壓,也有采用低恒流充電或分階段改變電流進行充電的方法。)

  • 恒壓充電(CV:Constant Voltage)

恒壓充電是一種以恒定電壓進行充電以防止過充的充電方法。 充電電流在開始時較大,并會逐漸減小。 (為了防止二次電池溫升過高,還有先降低初始電壓,然后逐漸提升的充電方式。)

  • 恒功率充電(CP:Constant Power)

是一種在電壓較低的充電初期用大電流充電,隨著電壓逐漸升高充電電流逐漸減小的恒定功率充電方法。

  • 恒流恒壓充電(CCCV:Constant Current , Constant Voltage)

恒流恒壓充電是鋰離子電池等二次電池的典型充電方式。 是一種根據電池的電壓在以恒定電流充電的CC充電和以恒定電壓充電的CV充電模式之間切換的充電方式。 這是在ROHM中也采用的方法之一。

ROHM充電IC特性示例

ROHM充電IC特性示例(充電線保持插入的狀態)

二次電池的電壓在充電過程中逐漸升高。但是,如果施加的電壓過高,就會造成損壞。 CCCV充電可根據電池電壓狀態在防止過電流的CC充電和防止過電壓的CV充電模式之間切換,從而可延長電池壽命并提高安全性。

  • 恒功率恒壓充電(CPCV:Constant Power , Constant Voltage)

該充電方式是在電池電壓較低的充電初期采用恒功率充電模式,在快充滿電時切換為可防止過電壓充電的CV充電模式。 與CC充電不同,CP充電可以用與功率相匹配的大電流進行充電,因此可實現更高效的充電。

  • 脈沖充電

一種通過向充電電流施加微小脈沖(頻率)來防止硫酸鹽化的充電方法。 當使用鉛酸電池時,會產生一種稱為“硫酸鹽化”問題,部分電解液變成不導電的硫酸鉛結晶并積聚在負極側。 如果發生這種情況,效率就會下降(如蓄電能力下降、內部電阻增加等)。 在這種情況下,使用脈沖充電方式可以很好地分解這種固體結晶,因此對于鉛酸電池來說,這種脈沖充電是有效的充電方法。

  • 涓流充電

一種以微弱電流持續充電的方法,就像涓涓細流(Trickle)一樣。 雖然充電時間長,但具有在充滿電的狀態下連續施加微弱電流也不會對電池造成影響的優點。 這種充電方法非常適合為自放電量較大的鉛酸電池和不經常使用的應急備用設備的電池等進行充電。

包括上述主要方法在內,對二次電池進行充電有多種方式及其組合方法。 充電控制IC通過設置并控制這些充電電流、電壓和功率,提供適合每種二次電池的充電方法。



關鍵詞: 充電控制IC

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