锂离子电池充电工作原理

锂离子电池充电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。如果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。

锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品，它的阳极采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。锂离子在阳极和阴极之间移动，电极本身不发生变化。这是锂离子电池与金属锂电池本质上的差别。锂离子电池的阳极为石墨晶体，阴极通常为二氧化锂。充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子，并在阴极处合成锂原子。所以，在该电池中锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。
    一、锂离子电池的充放电特性
    ５００ｍａｈ的ａａ型锂离子电池的充放电特性曲线。单只锂离子电池的充电电压最好保持在４．１ｖ＋５０ｍｖ，充电电流通常限制在１ｃ（５００ｍａ）以下，否则会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池通常采用恒流／恒压充电模式，即先采用１ｃ的恒定电流充电，电池电压不断上升，当上升到４．１ｖ时充电器应立即转入恒压方式（４．１ｖ＋５０ｍｖ），充电电流逐渐减小，当电池充足电时，电流降到涓流充电电流。用此方法，大约两个小时电池可以充足（５００ｍａｈ）。锂离子电池放电电流不应超过３ｃ（１．５ａ），单体电池电压不应低于２．２ｖ，否则会造成损坏。采用０．２ｃ的放电电流，电池电压下降到２．７ｖ时，可以放出额定电池容量（５００ｍａｈ），采用１ｃ的放电电流时，电池能够放出９０％的电池容量，另外环境的温度对电池的放电容量也会产生影响，所以规定了锂离子电池放电时的温度为－２０℃～＋６０℃。锂离子电池的一个特点是比较容易显示剩余电量，因为锂离子电池的工作电压随时间徐徐下降，锂离子电池放电起始电压为４．１ｖ（４．２ｖ），放电终止电压为２．５ｖ。
    二、锂离子电池的优缺点
    优点：１．工作电压高；２．体积小、重量轻、能量高；３．寿命长；４．安全快速充电；５．允许温度范围宽；６．放电电流小、无记忆效应、无环境污染。
    缺点：１．与干电池无互换性；２．不能快速充电；３．内部阻抗高；４．工作电压变化大；５．放电速率大，容量下降快，无法大电流放电。
    三、锂离子电池充电器
    下面介绍一种新型的锂离子电池充电器模块ｐｓ１７１９，它采用恒流／恒压方式控制锂离子电池充电。恒流、恒压调整方便，以充电电流减小到最大电流（恒流）的１５％作为充满判别基准，并终止充电。此外还有充电显示和充满显示功能。ｐｓ１７１９模块工作电压为９ｖ，内部结构。

PS1719模块为脚DIP封装形式，各引脚功能如下：
　　GND（①、⑩脚）为输入、输出电压接地引脚。
　　BATT－（②脚）接电池负极，对地接电流控制的反馈电阻。
　　LED（⑥脚）为充电状态显示引脚。高电平为充电显示，低电平为充满显示。能提供或吸入电流3mA，可驱动LED。
　　BATT＋（⑦脚）接电池正极。
　　CAP（⑧脚）外接抗干扰电容负极。电容正极接脚（Vo），该电容为不小于0.22μF。当正脉冲输入⑧脚时，可实现脉冲涓流充电模式。
　　RV（⑨脚）为电压控制反馈输入引脚。电压控制平衡时，该引脚对BATT－电压为2.5V。
　　DRV（脚）为带死区电压(0～3V)控制驱动OC输出引脚。可吸收电流30mA，驱动PNP型功率三极管，实现电压、电流控制。
　　Vo（脚）为约4V稳压输出引脚(充1节锂离子电池)，外接抗干扰电容正极。
　　V＋（脚）模块电源正电压输入引脚，要求6V≤V＋≤7V。
　　应用电路　PS1719模块专用于3.6V锂离子电池充电，也可用于三节镍镉或镍氢电池充电。其典型应用电路如图4所示。