有效延長鋰離子電池壽命的充電和放電幾大方法

人們一直非常重視提高鋰離子電池的容量，以期以物理尺寸最小的電池實現最長的產品工作時間。但是在有些應用中，較長的電池壽命、較多的充電次數或較安全的電池比電池容量更重要。本文介紹幾種可以極大延長電池壽命的鋰離子電池充電和放電方法。

幾乎所有高性能便攜式產品都會使用包括鋰離子聚合物電池在內的可再充電鋰離子電池，這是因為與其他可再充電電池相比，鋰離子電池有較高的能量密度、較高的電池電壓、自放電少、周期壽命非常長，而且環(huán)保，且充電和維護簡單。另外，由于其具有相對高的電壓(2.9V至4.2V)，因此很多便攜式產品都能用單節(jié)電池工作，從而簡化了產品總體設計。

決定鋰離子電池周期壽命或服務壽命的因素

不存在任何延長或縮短電池壽命的單一因素，而常常是幾種因素合起來發(fā)揮作用。就延長周期壽命而言有以下方法可以延長電池壽命：

1.采用部分放電的做法。在再充電前僅使用20%或30%的電池容量會極大延長周期壽命。作為一個一般性的規(guī)則，5至10個淺放電周期等于1個滿放電周期。盡管部分放電周期可能達到數千次，但是保持電池處于滿充電狀態(tài)也縮短電池壽命。如果可能，應該避免滿放電周期(降至2.5V或3V，取決于化學材料)。

2.避免充電至容量的100%。選擇一個較低的浮動電壓可以做到這一點。降低浮動電壓將提高周期壽命和服務壽命，代價是降低電池容量。浮動電壓降低100mV至300mV可以將周期壽命延長2至5倍或更長。與其他化學材料相比，鋰離子鈷化學材料對較高浮動電壓更敏感。磷酸鋰離子電池一般比更常見的鋰離子電池的浮動電壓低。

3. 選擇合適的充電終止方法。選擇一個采用最小充電電流終止(C/10或C/x)的充電器，通過不充電到容量的100%，也可以延長電池壽命。例如，電流降至 C/5時結束充電周期與將浮動電壓降至4.1V的效果類似。在這兩種情況下，電池都只充電至約為容量的85%，這是決定電池壽命的一個重要因素。

4.限制電池溫度。限制電池的極限溫度可以延長電池壽命，尤其是禁止在0℃以下充電。在0℃以下充電促進金屬在電池陽極上的鍍敷，這可能造成內部短路，產生熱量并使電池不穩(wěn)定和不安全。很多電池充電器都有測量電池溫度的裝置，以確保不會在極限溫度時充電。

5.避免大的充電和放電電流，因為這會縮短周期壽命。有些化學材料更適合較大電流，如鋰離子錳和磷酸鋰離子電池。大電流給電池施加了過大的壓力。

6.避免低于2V或2.5V的深度放電，因為這會迅速永久性損壞鋰離子電池?？赡馨l(fā)生內部金屬鍍敷，這會引起短路，使電池不可用或不安全。大多數鋰離子電池在電池組內部都有電子電路，如果充電或放電時電池電壓低于2.5V、超過4.3V或如果電池電流超過預定門限值，該電子電路就會斷開電池連接。

鋰離子電池充電方法

給鋰離子電池充電的推薦方法是，向電池提供一個±1%限壓的恒定電流，直到電池充滿電，然后停止充電。用來決定電池何時充滿電的方法包括：給總的充電時間定時、監(jiān)視充電電流或兼用這兩種方法。第一種方法采用限壓恒定電流，變化范圍從C/2到1C，持續(xù)2.5至3小時，使電池達到100%充電。也可以使用較低的充電電流，但是將需要更長時間。第二種方法與第一種方法類似，只是需要監(jiān)視充電電流。隨著電池的充電，電壓上升，這與采用第一種方法時完全相同。電池電壓達到編程限壓值(也稱為浮動電壓)時，充電電流開始下降。電流一開始下降時，電池約充電至容量的50%至60%。浮動電壓繼續(xù)提供，直到充電電流降至足夠低的水平(C/10至C/20)，這時電池約充電至容量的92%至99%，充電周期終止。目前，要為標準鋰離子電池快速充電(不到1小時) 至容量的100%，還沒有一種安全的方法。

不推薦在電池充滿電后仍然給電池加上連續(xù)電壓，因為這會加速永久性容量損失，而且可能引起內部鋰金屬鍍敷。這種鍍敷可能發(fā)展成內部短路通路，引起過熱，使電池受熱時不穩(wěn)定。所需時間是幾個月。

有些鋰離子電池充電器允許使用熱敏電阻監(jiān)視電池溫度。這么做的主要目的是，如果電池溫度超出推薦的0℃至40℃窗口范圍，就禁止充電。與鎳鎘或鎳氫金屬電池不同，鋰離子電池在充電時溫度上升非常少。圖1是一個典型的鋰離子電池充電曲線，圖中顯示了充電電流、電池電壓和電池容量隨時間的變化。

圖1：顯示了電池電流、電壓和容量的典型充電曲線

字母“C”的含義

字母“C”是一個電池術語，用于指示電池制造商規(guī)定的電池放電容量，單位是mAHr。