锂离子电池充放电原理是什么？锂离子电池充放电原理详解

2021-06-17 11:30

锂离子电池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。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。

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。

需要注意的是，过度充电或过度放电会对电池造成损害。针对这一情况，锂离子电池设置了过度充电保护、过度放电保护。

锂离子电池的保护电路是由保护IC及两颗功率MOSFET所构成，其中保护IC监视电池电压，当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET来保护电池。

过度充电保护IC的原理为：当外部充电器对锂离子电池充电时，为防止因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状态。此时，保护IC需检测电池电压，当到达4.25V时（假设电池过充点为4.25V）即激活过度充电保护，将功率MOSFET由开转为切断，进而截止充电。

另外，还必须注意因噪音所出现的过度充电检出误动作，以免判定为过充保护。因此，要设定延迟时间，并且延迟时间不能短于噪音的持续时间。

在过度放电的情况下，电解液因分解而导致锂离子电池特性劣化，并造成充电次数的降低。采用锂离子电池保护IC可以防止过度放电现象出现，实现电池保护功能。

过度放电保护IC原理：为了防止锂离子电池的过度放电状态，假设锂离子电池接上负载，当锂离子电池电压低于其过度放电电压检测点（假定为2.3V）时将激活过度放电保护，使功率MOSFET由开转变为切断而截止放电，以防止锂离子电池过度放电现象出现，并将电池保持在低静态电流的待机模式，此时的电流仅0.1μA。

锂离子电池充电与放电的使用过程中，由于已经在技术层面解决了过度充电及过度放电的问题，因此锂离子电池可以放心使用。

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