锂电池充电的曲线锂电池充电充放电曲线分析及应用|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

锂电池充电充放电曲线分析及应用

摘要：本文详细介绍了锂电池充放电曲线的分析方法，包括充电效率、放电特性、容量评估、内阻评估和循环寿命评估等方面。通过对充放电曲线的解读，可以深入了解锂电池的性能和特点，为电池的选择、使用和优化提供重要依据。

一、引言

锂电池其性能对于各类电子设备和电动工具的运行至关重要。充放电曲线是评估锂电池性能的重要手段之一，它可以直观地反映出电池在充电和放电过程中的电压、电流变化情况。通过对充放电曲线的分析，可以获得关于电池容量、内阻、效率等关键参数的信息，从而为优化电池设计、提高电池性能提供指导。

二、锂电池充电曲线分析

锂电池的充放电曲线是电池的电压与放电容量的关系曲线，也是剩余容量SOC的曲线，在锂电池充电过程中，电压逐渐上升，电流逐渐减小。充电曲线的斜率反映了充电速度的快慢，斜率越大，充电速度越快。同时，充电曲线的平台区表示电池已经充满，此时电压趋于稳定。

1. 充电效率分析：充电效率是衡量电池充电性能的重要指标。较高的充电效率意味着电池能够更有效地将输入的电能转化为化学能储存起来。通过对比充电曲线的实际充电容量与理论充电容量，可以评估充电效率的高低。此外，还可以观察充电过程中的能量损失情况，以找到提高充电效率的方法。

2. 充电终止电压：充电终止电压是指电池充满时的电压值。正确设置充电终止电压可以避免过充，延长电池寿命。通过分析充电曲线，确定合适的充电终止电压，确保电池在安全范围内充电。

三、锂电池放电曲线分析

放电过程中，电压逐渐下降，电流也随之减小。放电曲线的形状和斜率同样能够提供有关电池性能的重要信息。

1. 放电特性评估：放电曲线的斜率可以反映电池的放电性能。较平坦的放电曲线通常表示电池具有较好的放电稳定性，能够提供稳定的能量输出。此外，观察放电曲线的平台区，可以了解电池在不同放电深度下的电压变化，评估电池的放电能力。

2. 放电容量评估：放电曲线的面积与放电时间成正比，因此可以通过计算曲线下方的面积来评估电池的放电容量。放电容量的大小直接影响电池的使用时间和续航能力。

3.内阻影响：内阻是电池内部的电阻，会对放电特性产生影响。较高的内阻会导致电压下降较快，放电功率下降。通过分析放电曲线，可以估算电池的内阻，并评估其对电池性能的影响。

四、容量评估

锂电池的容量是指电池能够存储的电荷量，通常以毫安时（mAh）或安时（Ah）表示。通过对充放电曲线的积分，可以计算出电池的实际容量。同时，还可以进行多次充放电循环测试，观察容量的衰减情况，以评估电池的循环寿命。

五、内阻评估

内阻是电池内部的电阻，它会影响电池的充放电性能和效率。较小的内阻有助于提高电池的放电效率和功率输出。通过分析充放电曲线中电压和电流的变化关系，可以估算出电池的内阻。此外，内阻的大小还与电池的健康状态有关，因此内阻评估也可以用于电池的故障诊断。

六、循环寿命评估

循环寿命是指电池在经过多次充放电循环后，仍然能够保持一定性能的能力。通过观察多次循环充放电曲线的变化，可以评估电池的循环寿命。如果曲线的形状和特征在多次循环后保持相对稳定，说明电池具有良好的循环寿命。同时，还可以分析循环过程中容量的衰减情况，以预测电池的使用寿命。

七、总结

锂电池充放电曲线是电池的电压与放电容量的关系曲线，也是剩余容量SOC的曲线，是为了更好的分析评估电池性能的重要手段。通过对充电效率、放电特性、容量、内阻和循环寿命等方面的分析，可以全面了解电池的性能表现。这种分析方法对于电池的设计优化、质量控制和应用选择具有重要意义。在实际应用中，结合多种测试手段和数据分析方法，可以更准确地评估锂电池的性能，为各类电子设备和电动工具的可靠运行提供保障。

文章来源：锂电池技术知识平台

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锂电从业者必读：锂电池充放电曲线全面解析（一）

锂离子电池在充电过程中，电池的电压和充电电流都会随充电时间而发生变化，以三元锂电池为例其变化规律如下图所示

锂离子电池充电需要控制它的充电电压，限制充电电流和精确检测电池电压。锂离子电池的充电特性与镉镍、镍氢的充电特性完全不同。锂离子电池可以在它的放电周期内任一点充电，并且可以非常有效的保持它的电荷，保持时间比镍氢电池长两倍以上。锂离子电池开始充电时，电压缓慢上升，充电电流逐渐减小，当电池电压达到4.2V左右时，电池电压基本不变，充电电流继续下降，判断锂离子电池充电是否结束的方法是利用检测它的充电电流，当它的充电电流下降至某一定值（就是我们通常说的充电截止电流）时结束充电。

例如锂离子电池的充电电流降到40mA(典型值为起始充电电流的5%左右)时结束充电，也可以在检测到锂离子电池达到4.2V时启动定时器，在一定的时延后结束充电。这时充电电路应有一个精度较高的电池电压检测电路，以防止锂离子电池过充电。需要指出的是；锂离子电池不需要涓流充电（备注：特指充电快结束后）。

锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命，简化充电器的操作，其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。

锂离子电池的充电过程可以分为四个阶段:涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电以及充电终止。

锂电池的充电方式是限压恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充电方式是:以三元锂电池充电为例，先检测待充电电池的电压，如果电压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，电压升到3V后，进入标准充电过程。标准充电过程为:以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为 4.20V。此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。下图为充电曲线。

阶段1:涓流充电--涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池电压低于3V左右时采用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1A举例，则涓流充电电流为100mA)，

阶段2:恒流充电--当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V.

阶段3:恒压充电-- 当电池电压上升到4.2V时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少，当减小到0.01C时，认为充电终止。(C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mAh的容量，1C就是充电电流1000mA。)

阶段4:充电终止--有两种典型的充电终止方法:采用最小充电电流判断或采用定时器(或者两者的结合)。最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流，并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。第二种方法从恒压充电阶段开始时计时，持续充电两个小时后终止充电过程。

上述四阶段的充电法完成对完全放电电池的充电约需要2.5至3小时。高级充电器还采用了更多安全措施。例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃)，那么充电会暂停。充电结束后,如检测到电池电压低于3.89V将重新充电。

以手机充电器为例，其工作流程一般为:

1.检测电池的电压，如果低于一个阈值电压，就要进行涓流充电;

2. 电池充到一定电压(一般设置为2.9V)时，进行全电流充电;

3. 当电池电压达到预置电压(锂离子电池一般为4.2V)时，开始恒压充电，同时充电电流降低;

4. 当电流逐渐减小到规定的值时，充电过程结束。

电池电压低于2.5V(Vshort)时,锂离子电池充电器用25mA的电流预充,防止深度放电的锂离子电池在快充时被损坏甚至发生危险。

对于电压过低的电池需要进行预充，电池电压低于2.5V(Vshort)时,锂离子电池充电器用25mA的电流预充,防止深度放电的锂离子电池在快充时被损坏甚至发生危险。

分享一个简单判断电池电量的方法：用测量电压的方法估算电池剩余容量

4.20V----100%

3.95V----75%

3.85V----50%

3.73V----25%

3.50V----5%

铅酸电池充电器能用来充锂电池么？

由于铅酸电池充电器一般设置为两段式或三段式充电模式，锂电池与铅酸电池的电压等级是不匹配的。而锂电池也有很多种，电池性能及电池保护板参数都有可能不一样。因此锂电池并不像铅酸电池一样，有通用型的电池充电器。通常来说，锂电池出厂时都配有专用充电器。为了保护锂电池，需使用专用充电器。以下是给锂电池充电时需要注意的相关事项：

1、为延长锂电池寿命，需要给锂电池经常充放电。要养成骑行电动车使用电量80%以后必须充电的习惯，不能等电用光了才充电。此外，锂电池切忌长时间存放

2、在给电动车充电电池充电的时候，必须关闭电门锁，并且不能将电池倒置。充电时应一次充满，不宜分多次充电

3、电器不宜在亏电的状态下存放，因此电池在存放不用的时候，需每个月给电池充满一次电

4、锂电池在充电时需使用配套的充电器，因电池原材料与锂电池生产工艺不同，对充电器的技术要求也不一样，因此只有使用专用的充电器充电才能使锂电池寿命更长，并且预防安全隐患。

5、锂电池没电时，应关闭电源骑行，不能使用回升电压行驶，防止严重亏电，这样才能延长电池使用寿命

6、给电动车锂电池充电时，在充电指示灯显示满电时再浮充1～2小时，不宜立即停止充电。

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