無線充電設計必知:通透了解鋰電池技術
發布時間:2014-04-04 責任編輯:sherryyu
【導讀】做什麼都得從最基本的開始,無線充電設計也是一樣,簡單點說,無線充電就是為了給鋰電池充(chong)電(dian),那(na)麼(me)如(ru)何(he)更(geng)好(hao)的(de)設(she)計(ji)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian),就(jiu)是(shi)如(ru)何(he)更(geng)好(hao)的(de)實(shi)現(xian)給(gei)鋰(li)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)。那(na)麼(me)是(shi)否(fou)能(neng)夠(gou)通(tong)透(tou)了(le)解(jie)鋰(li)電(dian)池(chi),是(shi)能(neng)否(fou)設(she)計(ji)出(chu)一(yi)個(ge)更(geng)有(you)效(xiao)的(de)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)的(de)關(guan)鍵(jian)所(suo)在(zai)。下(xia)麵(mian)小(xiao)編(bian)就(jiu)帶(dai)著(zhe)你(ni)去(qu)通(tong)透(tou)了(le)解(jie)鋰(li)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)。
無wu線xian充chong電dian存cun在zai的de意yi義yi是shi為wei了le給gei電dian池chi充chong電dian,如ru果guo對dui電dian池chi不bu懂dong,就jiu不bu要yao談tan充chong電dian,更geng不bu要yao談tan無wu線xian充chong電dian,想xiang了le解jie無wu線xian充chong電dian,先xian了le解jie電dian池chi,這zhe裏li說shuo的de電dian池chi主zhu要yao是shi指zhi鋰li電dian池chi。這zhe裏li隻zhi介jie紹shao電dian池chi的de基ji礎chu知zhi識shi,適shi合he無wu線xian充chong電dian行xing業ye的de所suo有you從cong業ye人ren員yuan。
太多的人對電池等的認識是有誤區的:
誤區一:電池是否需要激活,新電池是否需要反複充放3次,每次充12小時。
誤區二:電池盡量少充電,少使用壽命才長。
誤區三:電池充電充太久了會爆炸,充滿了就要拔掉電源。
誤區四:充電越快,電池越好。
誤區五:充電器充電電流越大,充電越快。
誤區六:無線充電沒有有線充電快。
我們先不討論這些誤區的原因在哪裏,下麵我們一起分析一下鋰電池的特性後自然都清楚了具體原因。
全文分三大塊介紹:電池基礎、電池保護、電池充電。
(一)鋰電池基礎
鋰電池的組成
我們平時見的手機電池都是鋰電池,行業較電池PACK,鋰電池PACK主要由兩大塊構成:電芯和保護板。電芯主要由五塊構成:正極材料、負極材料、電解液、隔膜和外殼。保護板主要由保護芯片、MOS管、電阻電容和PCB板構成。

鋰電池的分類
鋰電池按照形狀分為圓柱型電池和方形電池。圓柱型如一些移動電源和電動工具用的18650電池,方形電池如手機電池。
andianjieyefenweililizidianchihejuhewudianchi。lilizidianchidianjieyeshiyetaide,waikeshiyibanshiyingde,yibanweilvkehuogangke,rusanxingdechuantongjiqidoushililizidianchi。juhewudianchidianjieyeweigutai,rupingguoshoujidedianchi。

鋰電池的常用術語
1>電池容量
電池的容量又叫電池的電量,單位為Ah(安時)或mAh(毫安時)。容量為1Ah的電池理想情況,在充滿電的情況下用1A的電流持續放電可以放1個小時。
2>充/放電倍率
充/放電倍率表示以多大電流充/放電,一般以電池的標稱容量的倍數來計算,一般稱為“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>標稱電壓
鋰電池的標稱電壓又稱為額定電壓,普通手機電池的標稱電壓一般為3.7V,電池充滿時的電壓一般為4.2V左右,電池剛放完時的電壓一般為2.5V左右。
4>標稱功率/標稱能量
根據物理教材,P=U*I,W=U*I*t,功率的單位為W(瓦),能量的單位為Wh(瓦時)。容量為1500mAh的電池,標稱電壓為3.7V,標稱功率為5.55W,標稱能量為5.55Wh。
5>內阻
電池可以等效為一個電壓源,帶有一定的內阻的電壓源。對電池來說,內阻越小越好,內阻越小也越貴。
電池的內阻的單位為Ω(歐姆)或mΩ(毫歐)。電池內阻主要受電池的材料和製造工藝的影響。
6>循環壽命
電dian池chi的de循xun環huan壽shou命ming一yi般ban指zhi充chong滿man和he放fang光guang一yi次ci的de循xun環huan,電dian池chi到dao了le循xun環huan壽shou命ming後hou,電dian池chi老lao化hua很hen厲li害hai,電dian池chi的de容rong量liang將jiang下xia降jiang很hen多duo,循xun環huan壽shou命ming也ye是shi衡heng量liang電dian池chi的de重zhong要yao指zhi標biao。
IEC標準規定電池的循環壽命為500次後保持為初始容量的60%,國標規定循環300次後容量應保持為初始容量的70%。
7>剩餘電量(SoC)
電池的剩餘容量指電池當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).
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(二)電池保護
鋰電池為什麼需要保護?
鋰li電dian池chi由you於yu其qi化hua學xue活huo性xing,結jie構gou等deng原yuan因yin需xu要yao有you保bao護hu係xi統tong,如ru果guo沒mei有you保bao護hu係xi統tong,可ke能neng對dui電dian池chi的de使shi用yong壽shou命ming影ying響xiang很hen大da,嚴yan重zhong的de情qing況kuang可ke能neng存cun在zai爆bao炸zha或huo燃ran燒shao的de危wei險xian。沒mei有you帶dai保bao護hu板ban的de鋰li電dian池chi是shi禁jin止zhi使shi用yong的de。
鋰(li)電(dian)池(chi)要(yao)避(bi)免(mian)深(shen)充(chong)深(shen)放(fang),這(zhe)樣(yang)會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming),如(ru)果(guo)經(jing)常(chang)給(gei)電(dian)池(chi)補(bu)充(chong)電(dian)對(dui)電(dian)池(chi)的(de)壽(shou)命(ming)有(you)幫(bang)助(zhu)。很(hen)多(duo)人(ren)要(yao)用(yong)到(dao)手(shou)機(ji)自(zi)動(dong)關(guan)機(ji)才(cai)開(kai)始(shi)給(gei)手(shou)機(ji)充(chong)電(dian),這(zhe)是(shi)嚴(yan)重(zhong)不(bu)好(hao)的(de)習(xi)慣(guan),一(yi)個(ge)是(shi)電(dian)量(liang)低(di)的(de)時(shi)候(hou)RF發射功率大,輻射厲害,同時影響電池的使用壽命。
經jing常chang使shi用yong無wu線xian充chong電dian的de朋peng友you,由you於yu不bu撥bo打da電dian話hua的de時shi候hou,手shou機ji放fang在zai無wu線xian充chong電dian器qi上shang,無wu線xian充chong電dian器qi會hui及ji時shi的de給gei手shou機ji補bu充chong電dian量liang,對dui電dian池chi的de壽shou命ming很hen有you幫bang助zhu。
因此電池最好的狀態是不要充太滿也不要放過量。
鋰電池保護係統如下圖:

鋰電池由於其特殊原因,需要至少以下保護措施:
1>過充保護
當電池快充滿時,一般電池電壓達到4.2V左右,需切斷充電通路,防止電池過充。
2>過放保護
當電池快放完時,一般電池電壓達到2.5V左右(不同廠家電壓會有一定差異),也需切斷放電通路,防止電池過放。
3>過溫保護
當電池由於過大電流充放電或異常時,電池溫度會急劇升高,一般電池溫度達到60~65°左右,一定要切斷充放電回路,確保係統安全。
電池溫度過高對電池的使用壽命也會有較大影響,如果電池長時間工作在高溫環境,如45°以上,會嚴重縮短電池的使用壽命。
henduowuxianchongdiandejieshouduanshijintiedianchide,youxiechangjiadejieshouduanshejidebuheli,xiaolvdi,fareyanzhong,tongshiyehuiyanzhongyingxiangdianchideshouming,zuowuxianchongdiandepengyouyidingyaozhuyizheyikuai。
另外有些保護係統還會對充電電流和放電電流做保護,防止係統過流或短路。
手機電池都帶有保護係統的,如果電池充滿,電池保護係統會自動關斷,切斷充電回路,不用擔心電池爆炸的危險。
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(三)電池充電
分(fen)析(xi)電(dian)池(chi)一(yi)定(ding)要(yao)分(fen)析(xi)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)電(dian),同(tong)時(shi)結(jie)合(he)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)分(fen)析(xi)。鋰(li)電(dian)池(chi)由(you)於(yu)其(qi)本(ben)身(shen)的(de)特(te)性(xing),充(chong)電(dian)也(ye)是(shi)有(you)要(yao)求(qiu)的(de),如(ru)果(guo)電(dian)池(chi)嚴(yan)重(zhong)過(guo)放(fang),電(dian)壓(ya)很(hen)低(di)的(de)話(hua),隻(zhi)能(neng)以(yi)小(xiao)電(dian)流(liu)給(gei)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian),慢(man)慢(man)激(ji)活(huo)電(dian)池(chi),否(fou)則(ze)對(dui)電(dian)池(chi)傷(shang)害(hai)會(hui)很(hen)大(da)。
另外大電流、高倍率給電池充電或放電都對電池有傷害,會影響電池的使用壽命。
業內一般對電池的充電過程分為三段:涓流、恒流、恒壓。
電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)過(guo)低(di)時(shi)采(cai)用(yong)先(xian)涓(juan)流(liu)充(chong)電(dian),當(dang)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)充(chong)到(dao)正(zheng)常(chang)電(dian)壓(ya)後(hou)再(zai)恒(heng)流(liu)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian),當(dang)電(dian)池(chi)快(kuai)充(chong)滿(man)時(shi)又(you)轉(zhuan)為(wei)小(xiao)電(dian)流(liu)恒(heng)壓(ya)充(chong)電(dian)給(gei)電(dian)池(chi)慢(man)慢(man)補(bu)充(chong)電(dian)量(liang)。
舉個例子:
經常發生的事,很多朋友有時想簡單對比兩個無線充電器的充電速度,一般是兩個手機一個電量少(假如50%)左右,一個電量多(假如90%),放在上麵同時充10分鍾再看結果,一個充了5%左右,一個隻充了1%左右,問我差異怎麼這麼大,我隻能說你這個對比的差異也太大了。
另外什麼情況是充滿了,通過電池電壓判斷是不太準確的,業內有一個標準,一般認為恒壓充電時充電電流為恒流充電的0.1倍左右就認為充滿了。
鋰電池的充電電流與電壓的曲線圖如下:

對dui電dian池chi來lai說shuo,充chong電dian快kuai慢man主zhu要yao是shi由you恒heng流liu充chong電dian階jie段duan的de充chong電dian電dian流liu決jue定ding的de,與yu你ni采cai用yong的de是shi有you線xian充chong電dian還hai是shi無wu線xian充chong電dian沒mei有you直zhi接jie關guan係xi。無wu論lun是shi有you線xian充chong電dian還hai是shi無wu線xian充chong電dian,隻zhi要yao充chong電dian器qi提ti供gong的de充chong電dian電dian流liu大da,充chong電dian速su度du就jiu快kuai。
無線充電技術就不在這裏分析了,另外更多無線充電經典技術介紹,敬請關注無線充電圈官方微信(WXCDQ360)。
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