無(wú)線(xiàn)充電設(shè)計(jì)必知：通透了解鋰電池技術(shù)

　　無(wú)線(xiàn)充電存在的意義是為了給電池充電，如果對(duì)電池不懂，就不要談充電，更不要談無(wú)線(xiàn)充電，想了解無(wú)線(xiàn)充電，先了解電池，這里說(shuō)的電池主要是指鋰電池。這里只介紹電池的基礎(chǔ)知識(shí)，適合無(wú)線(xiàn)充電行業(yè)的所有從業(yè)人員。

　　太多的人對(duì)電池等的認(rèn)識(shí)是有誤區(qū)的：

　　誤區(qū)一：電池是否需要激活，新電池是否需要反復(fù)充放3次，每次充12小時(shí)。

　　誤區(qū)二：電池盡量少充電，少使用壽命才長(zhǎng)。

　　誤區(qū)三：電池充電充太久了會(huì)爆炸，充滿(mǎn)了就要拔掉電源。

　　誤區(qū)四：充電越快，電池越好。

　　誤區(qū)五：充電器充電電流越大，充電越快。

　　誤區(qū)六：無(wú)線(xiàn)充電沒(méi)有有線(xiàn)充電快。

　　我們先不討論這些誤區(qū)的原因在哪里，下面我們一起分析一下鋰電池的特性后自然都清楚了具體原因。

　　全文分三大塊介紹：電池基礎(chǔ)、電池保護(hù)、電池充電。

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　　鋰電池的組成

　　我們平時(shí)見(jiàn)的手機(jī)電池都是鋰電池，行業(yè)較電池PACK，鋰電池PACK主要由兩大塊構(gòu)成：電芯和保護(hù)板。電芯主要由五塊構(gòu)成：正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和外殼。保護(hù)板主要由保護(hù)芯片、MOS管、電阻電容和PCB板構(gòu)成。

　　鋰電池的分類(lèi)

　　鋰電池按照形狀分為圓柱型電池和方形電池。圓柱型如一些移動(dòng)電源和電動(dòng)工具用的18650電池，方形電池如手機(jī)電池。

　　按電解液分為鋰離子電池和聚合物電池。鋰離子電池電解液是液態(tài)的，外殼是一般是硬的，一般為鋁殼或鋼殼，如三星的傳統(tǒng)機(jī)器都是鋰離子電池。聚合物電池電解液為固態(tài)，如蘋(píng)果手機(jī)的電池。

　　鋰電池的常用術(shù)語(yǔ)

　　1)電池容量

　　電池的容量又叫電池的電量，單位為Ah（安時(shí)）或mAh（毫安時(shí)）。容量為1Ah的電池理想情況，在充滿(mǎn)電的情況下用1A的電流持續(xù)放電可以放1個(gè)小時(shí)。

　　2)充/放電倍率

　　充/放電倍率表示以多大電流充/放電，一般以電池的標(biāo)稱(chēng)容量的倍數(shù)來(lái)計(jì)算，一般稱(chēng)為“多少C”。2500mAh的鋰電池，如果放電倍率為1C是指放電電流為2500mA，充電電流為0.2C是指充電電流為500mA。

　　3)標(biāo)稱(chēng)電壓

　　鋰電池的標(biāo)稱(chēng)電壓又稱(chēng)為額定電壓，普通手機(jī)電池的標(biāo)稱(chēng)電壓一般為3.7V，電池充滿(mǎn)時(shí)的電壓一般為4.2V左右，電池剛放完時(shí)的電壓一般為2.5V左右。

　　4)標(biāo)稱(chēng)功率/標(biāo)稱(chēng)能量

　　根據(jù)物理教材，P=U*I，W=U*I*t，功率的單位為W（瓦），能量的單位為Wh（瓦時(shí)）。容量為1500mAh的電池，標(biāo)稱(chēng)電壓為3.7V，標(biāo)稱(chēng)功率為5.55W，標(biāo)稱(chēng)能量為5.55Wh。

　　5)內(nèi)阻

　　電池可以等效為一個(gè)電壓源，帶有一定的內(nèi)阻的電壓源。對(duì)電池來(lái)說(shuō)，內(nèi)阻越小越好，內(nèi)阻越小也越貴。

　　電池的內(nèi)阻的單位為Ω（歐姆）或mΩ（毫歐）。電池內(nèi)阻主要受電池的材料和制造工藝的影響。

　　6)循環(huán)壽命

　　電池的循環(huán)壽命一般指充滿(mǎn)和放光一次的循環(huán)，電池到了循環(huán)壽命后，電池老化很厲害，電池的容量將下降很多，循環(huán)壽命也是衡量電池的重要指標(biāo)。

　　IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電池的循環(huán)壽命為500次后保持為初始容量的60%，國(guó)標(biāo)規(guī)定循環(huán)300次后容量應(yīng)保持為初始容量的70%。

　　7)剩余電量（SoC）

　　電池的剩余容量指電池當(dāng)前的電量與總的可用電量的百分比，0%~100%，反映還有多少電量的情況。（SoC ： State of Charge）。

　　（二）電池保護(hù)

　　鋰電池為什么需要保護(hù)？

　　鋰電池由于其化學(xué)活性，結(jié)構(gòu)等原因需要有保護(hù)系統(tǒng)，如果沒(méi)有保護(hù)系統(tǒng)，可能對(duì)電池的使用壽命影響很大，嚴(yán)重的情況可能存在爆炸或燃燒的危險(xiǎn)。沒(méi)有帶保護(hù)板的鋰電池是禁止使用的。

　　鋰電池要避免深充深放，這樣會(huì)嚴(yán)重影響電池壽命，如果經(jīng)常給電池補(bǔ)充電對(duì)電池的壽命有幫助。很多人要用到手機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)才開(kāi)始給手機(jī)充電，這是嚴(yán)重不好的習(xí)慣，一個(gè)是電量低的時(shí)候RF發(fā)射功率大，輻射厲害，同時(shí)影響電池的使用壽命。

　　經(jīng)常使用無(wú)線(xiàn)充電的朋友，由于不撥打電話(huà)的時(shí)候，手機(jī)放在無(wú)線(xiàn)充電器上，無(wú)線(xiàn)充電器會(huì)及時(shí)的給手機(jī)補(bǔ)充電量，對(duì)電池的壽命很有幫助。

　　因此電池最好的狀態(tài)是不要充太滿(mǎn)也不要放過(guò)量。

　　鋰電池保護(hù)系統(tǒng)如下圖：

　　鋰電池由于其特殊原因，需要至少以下保護(hù)措施：

　　1)過(guò)充保護(hù)

　　當(dāng)電池快充滿(mǎn)時(shí)，一般電池電壓達(dá)到4.2V左右，需切斷充電通路，防止電池過(guò)充。

　　2)過(guò)放保護(hù)

　　當(dāng)電池快放完時(shí)，一般電池電壓達(dá)到2.5V左右（不同廠(chǎng)家電壓會(huì)有一定差異），也需切斷放電通路，防止電池過(guò)放。

　　3)過(guò)溫保護(hù)

　　當(dāng)電池由于過(guò)大電流充放電或異常時(shí)，電池溫度會(huì)急劇升高，一般電池溫度達(dá)到60~65°左右，一定要切斷充放電回路，確保系統(tǒng)安全。

　　電池溫度過(guò)高對(duì)電池的使用壽命也會(huì)有較大影響，如果電池長(zhǎng)時(shí)間工作在高溫環(huán)境，如45°以上，會(huì)嚴(yán)重縮短電池的使用壽命。

　　很多無(wú)線(xiàn)充電的接收端是緊貼電池的，有些廠(chǎng)家的接收端設(shè)計(jì)的不合理，效率低，發(fā)熱嚴(yán)重，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響電池的壽命，做無(wú)線(xiàn)充電的朋友一定要注意這一塊。

　　另外有些保護(hù)系統(tǒng)還會(huì)對(duì)充電電流和放電電流做保護(hù)，防止系統(tǒng)過(guò)流或短路。

　　手機(jī)電池都帶有保護(hù)系統(tǒng)的，如果電池充滿(mǎn)，電池保護(hù)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)斷，切斷充電回路，不用擔(dān)心電池爆炸的危險(xiǎn)。

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　　分析電池一定要分析電池的充電，同時(shí)結(jié)合無(wú)線(xiàn)充電分析。鋰電池由于其本身的特性，充電也是有要求的，如果電池嚴(yán)重過(guò)放，電壓很低的話(huà)，只能以小電流給電池充電，慢慢激活電池，否則對(duì)電池傷害會(huì)很大。

　　另外大電流、高倍率給電池充電或放電都對(duì)電池有傷害，會(huì)影響電池的使用壽命。

　　業(yè)內(nèi)一般對(duì)電池的充電過(guò)程分為三段：涓流、恒流、恒壓。

　　電池電壓過(guò)低時(shí)采用先涓流充電，當(dāng)電池電壓充到正常電壓后再恒流快速充電，當(dāng)電池快充滿(mǎn)時(shí)又轉(zhuǎn)為小電流恒壓充電給電池慢慢補(bǔ)充電量。

　　舉個(gè)例子：

　　經(jīng)常發(fā)生的事，很多朋友有時(shí)想簡(jiǎn)單對(duì)比兩個(gè)無(wú)線(xiàn)充電器的充電速度，一般是兩個(gè)手機(jī)一個(gè)電量少（假如50%）左右，一個(gè)電量多（假如90%），放在上面同時(shí)充10分鐘再看結(jié)果，一個(gè)充了5%左右，一個(gè)只充了1%左右，問(wèn)我差異怎么這么大，我只能說(shuō)你這個(gè)對(duì)比的差異也太大了。

　　另外什么情況是充滿(mǎn)了，通過(guò)電池電壓判斷是不太準(zhǔn)確的，業(yè)內(nèi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一般認(rèn)為恒壓充電時(shí)充電電流為恒流充電的0.1倍左右就認(rèn)為充滿(mǎn)了。

　　鋰電池的充電電流與電壓的曲線(xiàn)圖如下：

　　對(duì)電池來(lái)說(shuō)，充電快慢主要是由恒流充電階段的充電電流決定的，與你采用的是有線(xiàn)充電還是無(wú)線(xiàn)充電沒(méi)有直接關(guān)系。無(wú)論是有線(xiàn)充電還是無(wú)線(xiàn)充電，只要充電器提供的充電電流大，充電速度就快。