名稱：任天堂WII藍光充電底座 （1底座+2電池（2800MAH）+USB充電線）單位：套重量：0.31KG尺寸：27*16*9cm包裝：高周波 顏色：黑色功能：手柄可直接充電 充電時可將電池放入手柄當中，不需要取出，進行充電時，槽的邊緣燈光呈紅色，充滿時呈蘭色。 注意：第一次充電時盡量充到12個小時以上，之后每次充電5-6個小時可充滿，因其用來發(fā)射紅外線的，耗電量大，一般充滿能持續(xù)用3-4個小時。 以下為圖片詳情： 隨著數(shù)碼產(chǎn)品的日益普及，現(xiàn)在越來越多的產(chǎn)品采用充電電池了，但作為產(chǎn)品能源的重要元件 充電電池，卻很少有人深知原理和日常注意事項。在此將電池的原理及充電電池特別是鋰電池的充電注意事項與各位共享。 鎳氫電池充電注意事項充電溫度　　請在0 C至40 C的環(huán)境溫度下進行電池充電過程。充電過程的環(huán)境溫度會影響電池的充電效率，所以在10 C至30 C下充電會達到最好的充電效率。　　在低于0 C下充電時，電池內(nèi)的氣體吸收反應將不正常，結果導致電池內(nèi)壓升高，這會促使電池排氣閥啟動釋放出堿性氣體，最終致使電池性能不斷下降?！　≡诟哂?0 C下充電時，電池充電效率將下降，電池充電不完全會縮短電池工作時間，而且會導致電池漏堿。　　反向充電　　嚴禁對電池進行反向充電！對電池進行反向充電會引起電池內(nèi)部氣壓急劇上升，這會促使電池排氣閥啟動釋放堿性電解液，導致電池性能快速下降，還會出現(xiàn)電池膨脹和電池破裂的現(xiàn)象。　過充電　　應避免過充電，反復的過充電會導致電池性能下降。（過充電是指對是已經(jīng)充満電的電池再繼續(xù)充電）　　快速充電　　當對電池進行快速充電時，請使用特定的充電器，并且按照正確程序進行?！′噶鞒潆姡ㄟB續(xù)充電）　　不要對鎳氫電池使用涓流充電。但是，在對電池使用快速充電后可以用0.033CmA至0.05CmA涓流進行補充充電。充電同時要避免用涓流方式過充，這樣會損壞電池的特性，應使用計時器來控制充電時間?！　∽⑨專?CmA 　　在充電和放電過程中，CmA是一個指明電流大小和表示電池額定容量的值， C 是指電池的額定容量。例如：對額定容量為1500mAh電池的0.033CmA來說，這個值表示1500乖0.033(或1500除以30），即50mA鋰電池充電注意事項現(xiàn)在很多的電子設備都配備電池，如：筆記本電腦、手機、MP4、數(shù)碼攝像機、數(shù)碼照相機等等，這些設備絕大部分都使用鋰電池，鋰電池充電要注意以下幾項：1、如果鋰電池存放3個月以上，就需要 激活 。 激活 的方法是進行2～4次的完全充放電過程，即 充滿電－用完－再充電 ；因此新買來的電池一般都需要 激活 ；2、電池激活后，就不需要等全部用完再充，否則過度放電反而會損壞電池；可以晚上充電，白天使用(比如：手機)，或隨用隨充(比如：筆記本電腦)；3、連續(xù)充電時間最好不要超過24小時；4、如果設備不用，每個月要充電1次，否則電池容易損壞；(每個月固定一天將你家里所有不用的電器都充電一次，充電時間約8～10小時)5、電池壽命一般為2～4年。鋰離子電池原理鋰離子電池的正極材料通常由鋰的活性化合物組成，負極是特殊分子結構的碳。常見的正極材料主要成分為LiCoO2，充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中。放電時，鋰離子從片層結構的碳中析出，重新和正極的化合物結合。鋰離子的移動產(chǎn)生了電流。鋰電池在一個壽命周期內(nèi)一般可以進行300至500次的充、放電。因此，使用鋰電池的誤區(qū)之一：只要少用電池，這樣就可以在一定程度上起到了延長電池壽命的作用。這時錯誤的，因為忽略了鋰電池易老化的本性。鋰離子電池自從出廠后其電量就開始不斷衰減，即使是不進行循環(huán)使用，其部分電量也會永久性的喪失，這一現(xiàn)象我們將之稱為電池的 老化效應 。它和鎳氫電池的 記憶效應 一樣，會造成電池電量的減少。鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應。過度充電和過度放電，將對鋰離子電池的正、負極造成永久的損壞。因此，帶來了兩個誤區(qū)：使用鋰電池的誤區(qū)之二：鋰電池必須用完電以后才能充電。這是錯的，最好是在電量只有20%－40%的時候進行充電。鋰離子電池通常配有充、放電控制電路。對于鋰電池來說最好是進行部分放電，而不是完全放電。實際測試表明，如果電池放到每單元2.5伏特以下，雖然電池內(nèi)部的安全電路會啟動，但這個時候電池就會變得有些不好用了。結果只能使電池報廢期提前。使用鋰電池的誤區(qū)之三：頭三次充電應充滿12-14小時。這是過渡充電的表現(xiàn)。首先有人認為，深度充、放能可以激發(fā)電池活性，提升鋰離子電池的實際容量。據(jù)專家的回答，這只是不了解鋰電池的機理而形成的有趣想象，深度的充、放電只會額外造成鋰離子電池正、負的永久損壞。新電池的電量顯示有時會不正確，比如電池已充滿電，仍顯示96%。幾次充、放電全循環(huán)后，會慢慢達到99%-100%。其實，這是電池內(nèi)的檢測電路還沒有采樣到足夠多的數(shù)據(jù)，還未來得及修正寄存器中的數(shù)值造成的。電池電量仍由電池的化學特性決定，顯示的數(shù)值只是一個參考。所謂新電池在使用前進行三次全充、放的 激活 ，在專家們的眼里，也是以訛傳訛。綜上所述，鋰電池只要正常充電就OK了。何況現(xiàn)在的鋰電池充電器都配有指示燈，充電完成后指示燈會由紅色變?yōu)榫G色。現(xiàn)在市場上使用內(nèi)置鋰電的MP3非常多，因為不用更換電池，所以在某種意義上講是比較方便的。但是問題也同樣明顯，那就是鋰電池的壽命問題。電腦城的銷售人員在回答關于鋰電池壽命的問題時，通常會這樣說 可以充 百次 。如果你真的這樣理解，那就搞笑了。實際上正確的表述方式應該是 鋰電池的壽命，與其充電周期的完成次數(shù)有關，和充電次數(shù)沒有任何曖昧的關系。 大家都知道，鋰電池的優(yōu)點之一，就是可以在方便時刻隨時為鋰離子電池充電，而不用非要想把電用光之后再充。那么，什么叫充電周期呢？一個充電周期意味著電池的所有電量由滿用到空，再由空充到滿的過程，這并不等同于充一次電。說得簡單一點，600毫安的鋰電池，你第一次由0毫安充到了400毫安，用啊用啊用了N毫安；然后你又充了150毫安，再用了N毫安；最后再充100毫安，當最后一次充到50毫安的時候，這塊電池的一個充電周期就到了。（400+150+50=600）一塊鋰電在第一天只用了一半的電量，然后又為它充滿電。如果第二天還如此，即用一半就充，總共兩次充電下來，這只能算作一個充電周期，而不是兩個。因此，通?？赡芤?jīng)過好幾次充電才完成一個周期。每完成一個充電周期，電量就會減少一點。這也就是為什么很多使用鋰電池手機的人會經(jīng)常說： 這個破手機，剛買回來可以用4天，現(xiàn)在充一次電只能用3天半 的原因。不過，這個電量減少幅度非常小，高品質的電池充過多次周期后，仍然會保留原始電量的80%，很多鋰電供電產(chǎn)品在經(jīng)過兩三年后仍然照常使用。當然鋰電壽命到了最終還是需要更換的。鋰電的壽命一般為300-500個充電周期。假設一次完全放電提供的電量為1Q，如不考慮每個充電周期以后電量的減少，則鋰電在其壽命內(nèi)總共可以提供或為其補充300Q-500Q的電力。由此我們知道，如果每次用1/2就充，則可以充600-1000次；如果每次用1/3就充，則可以充900-1500次。以此類推，如果隨機充電，則次數(shù)不定?？傊?，不論怎么充，總共補充進300Q-500Q的電力這一點是恒定的。所以，我們也可以這樣理解：鋰電池壽命和電池的總充電電量有關，和充電次數(shù)無關。深放深充和淺放淺充對于鋰電壽命的影響相差不大。那么，某些MP3廠家宣傳時說， 某某型號MP3使用強悍鋰電池，可充電1500次以上。 這就是純粹地欺消費者無知了。事實上，淺放淺充對于鋰電更有益處，只有在產(chǎn)品的電源模塊為鋰電做校準時，才有深放深充的必要。所以，使用鋰電供電的產(chǎn)品不必拘泥于過程，一切以方便為先，隨時充電，不必擔心影響壽命。鋰電池保養(yǎng)：溫度不要太高如果在高于規(guī)定的操作溫度，即35 C以上的環(huán)境中使用鋰電，電池的電量將會不斷的減少，即電池的供電時間不會像往常那樣長。如果在這樣的溫度下，還要為設備充電，那對電池的損傷將更大。即使是在較熱的環(huán)境中存放電池，也會不可避免的對電池的質量造成相應的損壞。所以，盡量保持在適益的操作溫度是延長鋰電壽命的好方法。太低也不好如果在低溫環(huán)境，即4 C以下中使用鋰電，同樣也會發(fā)現(xiàn)電池的使用時間減少了，有些手機的原裝鋰電在低溫環(huán)境中甚至充不上電。但不必太擔心，這只是暫時狀況，不同于高溫環(huán)境下的使用，一旦溫度升起來，電池中的分子受熱，就馬上恢復到以前的電量。生命在于運動要想發(fā)揮鋰離子電池的最大效能，就需要經(jīng)常用它，讓鋰電內(nèi)的電子始終處于流動狀態(tài)。如果不經(jīng)常使用鋰電，請一定記得每月給鋰電完成一個充電周期，做一次電量校準，即深放深充一次 可充電電池：原理，隱患，及安全充電方法 摘要：本文概要介紹了電池充電方式和現(xiàn)代電池技術，以使讀者能更好的了解便攜設備中使用的電池。本文對鎳鎘(NiCd)電池，鎳氫(NiMH)電池和鋰離子(Li+)電池的化學性質進行了描述，還介紹了一款單節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池保護芯片。概述電池的應用從來沒有像現(xiàn)在這么廣泛。電池正在變得更小、更輕，在單位體積內(nèi)容納更多能量。電池發(fā)展的主要動力來自便攜設備(例如移動電話，膝上電腦，攝錄像機和MP3播放器)的快速發(fā)展。這篇關于充電方式和現(xiàn)代電池技術的應用筆記將幫助您更好了解這些便攜設備中使用的電池。電池的定義如果電池僅定義為能量儲存系統(tǒng)，則其有可能包括飛輪和時鐘發(fā)條等元件。在現(xiàn)代技術中電池的更精確定義為：能夠產(chǎn)生電能的便攜、獨立化學系統(tǒng)。一次電池，又叫不可充電電池或原電池，從電池單向化學反應中產(chǎn)生電能。原電池放電導致電池化學成分永久和不可逆的改變。但可充電電池，又叫二次電池，可在應用中放電，也可由充電器充電。所以，二次電池儲存能量，而不是產(chǎn)生能量。充電和放電電流(安培)通常用電池額定容量的倍數(shù)表示，叫做充電速率(C-rate)。例如，對于額定為1安時(Ah)的電池，C/10的放電電流等于1Ah/10=100mA。電池的額定容量(Ah或mAh)是電池在特定的條件下完全放電所能儲存(產(chǎn)生)的電能。因此，電池的總能量等于容量乘以電池電壓，單位為瓦時。電池性能的測試電池的化學成分和設計共同限制了輸出電流。若沒有實際因素限制性能，電池瞬時可以輸出無窮大電流。限制電池輸出電流的主要因素是基本化學反應速率、電池設計，以及進行化學反應的區(qū)域。某些電池本身具有產(chǎn)生大電流的能力。如鎳鎘電池短路電流可大到足以融化金屬和引起火災。其它一些電池只能產(chǎn)生弱電流。電池中所有化學和機械總效應可用一個數(shù)學因數(shù)表示，即等效內(nèi)阻。降低內(nèi)阻可獲得更大電流。沒有電池能永久儲存能量。電池不可避免要進行化學反應并緩慢退化，導致儲存電量減少。電池容量與重量(或體積)之比稱為電池的能量密度。高能量密度意味著在給定體積和重量的電池中可存儲更多能量。下表給出了個人電腦和蜂窩電話中可充電電池的主要化學成分，以及其額定電壓和能量密度(以瓦時每千克，或Wh/Kg表示)。表1.常用可充電電池化學成分的能量密度 CELLTYPENOMINALVOLTAGE(V)STORAGEDENSITY(Wh/kg)Leadacid2.130Nickelcadmium(NiCd)1.240to60Nickelmetalhydride(NiMH)1.260to80Circularlithiumion(Li+)3.690to100Prismaticlithiumion3.6100to110Polymerlithiumion3.6130to150表2.常用可充電電池化學成分的特性 AttributeNickelCadmiumNickelMetalHydrideLithiumIonEnergydensityLowMediumHighEnergystorageLowMediumMediumCyclelifeHighHighHighCostLowMediumHighSafetyHighHighMediumEnvironmentLowMediumMedium若一次和二次電池都能達到同樣目的，為什么不總是選擇二次電池呢?原因是二次電池有以下缺點：實際中，所有二次電池能量都會因自放電較快的損失二次電池使用前必需充電電池充電一個新的可充電電池或電池組(一個電池組中有幾個電池)不能保證已充滿電。事實上它們很可能已被完全放電。因此，首先要根據(jù)制造商提供的、與化學成分相關的指南，對電池/電池組充電。每次充電要根據(jù)電池化學成分按順序施加電壓和電流。因此，充電器和充電算法需滿足不同電池化學成分的不同要求。電池充電常用術語包括：用于NiCd和NiMH電池的恒流(CC)，和用于鋰離子和鋰聚合物電池的恒流/恒壓(CC/CV)(圖1至6)。圖1.半恒流充電，主要應用于剃須刀，數(shù)字無繩電話和玩具圖2.定時器控制充電，主要應用于筆記本，數(shù)據(jù)終端，無線設備和蜂窩電話圖3.-DV終止充電方式，主要應用于筆記本，數(shù)據(jù)終端，攝錄像機，無線設備和蜂窩電話圖4.-dT/dt終止充電方式，應用于電源設備和電動工具圖5.涓流充電，主要應用于應急燈，導引燈和存儲器備份表3.充電方式 ChemistryChargingMethodFeatureNo.ofTerminalsChargeTime(hours)ChargeCurrent(CmA)TrickleCurrent(CmA)ChargeLevelatEndofCharge(%)FigureReferenceNickelBased(NiClandNiMH)Semi-constantcurrentchargingMosttypicalsystem;simpleandlowcost2150,1--------1Timer-controlledchargingMorereliablethansemiconstantcurrentsystem;relativelysimpleandlowcost26to80,21/20-1/30Approx.1202- Vcut-offchargingMostpopular;morecomplex21to20,5-11/20-1/30Approx.110to1203 T/ tcut-offchargingMorecostly,butoverchargecanbeavoidedenablinglongerlifecyclethattheothers3or41to2 11/20-1/30Approx.100to1104Trickle-chargingSimpleandlowcost;applicableforcontinuouslongcharging2150,1--------5LithiumBasedConstantcurrent-constantvoltage(CC-CV)Notrecommendedforthemaincharge-controlsystemforNi-Cd/NiMHbatteries.PrevailingchargemethodforLi+andLi-Polymerbatteries.Relativelycomplexchargerdesign.21to31----Approx1006表4.不同化學成分電池充滿的判據(jù) ChemistryNiClNiMHLi+ChargingConstantcurrentConstantcurrentConstantcurrent/constantvoltageFullchargedetect-V/dtand/orT/dtV/dt=0and/orT/dtIcharge=eg0.03Cand/ortime如上所示，電池化學成分和充電技術不同，充電終止的判定條件也不同。鎳鎘電池充電在0.05C至大于1C的范圍內(nèi)對NiCd電池恒流充電。一些低成本充電器使用絕對溫度終止充電。雖然簡單、成本低，但這種充電終止方法不精確。更好的方法是通過檢測電池充滿時的電壓跌落終止充電。對于充電速率為0.5C或更高的NiCd電池，- V方法是最有效的。- V充電終止檢測應與電池溫度檢測相結合，因為老化電池和不匹配電池可能減少 V。通過檢測溫升速率(dT/dt)可以實現(xiàn)更精確的滿充檢測，這種滿充檢測比固定溫度終止對電池更好?；?T/dt和- V組合的充電終止方法可避免電池過充，延長電池壽命?？焖俪潆娍筛纳瞥潆娦省Ｔ?C的充電速率下，效率可以接近1.1(91%)，充滿一個空電池的時間為1小時多一點。當以0.1C充電時，效率便下降到1.4(71%)，充電時間為14小時左右。因為NiCd電池對電能接收程度接近100%，所以幾乎所有的能量在充電開始的70%期間被吸收，而且電池保持不發(fā)熱。超快速充電器利用該特點，在幾分鐘內(nèi)將電池充到70%，以幾C的電流充電而無熱量產(chǎn)生。充到70%后，電池再以較低速率繼續(xù)充電，直到電池充滿。最后以0.02C至0.1C的涓流結束充電。鎳氫電池充電盡管NiMH充電器與NiCd充電器類似，但是，NiMH充電器采用 T/dt方法終止充電，這是到目前NiMH電池充電的最好辦法。NiMH電池充電結束時電壓下降比較小，而對低充電速率(低于0.5C，這取于溫度)可能不出現(xiàn)電壓下降。新的NiMH電池會在充電周期內(nèi)過早地出現(xiàn)錯誤峰值，這會導致充電器過早結束充電。此外，單用- V檢測結束充電幾乎肯定會出現(xiàn)過充，導致在電池失效前限制充放電次數(shù)。似乎沒有在所有條件下(新或舊，熱或冷，全部或部分放電)都適用的NiMH電池的-dV/dt充電算法。因此，除非NiCd充電器使用了dT/dt方法終止充電，否則不能用NiCd充電器為NiMH電池充電。而且，因為NiMH電池不能很好的吸收過充，所以，涓流充電電流比NiCd電池小(約0.05C)。NiMH電池的慢充比較困難。因為以0.1C至0.3C的速率充電時，電壓和溫度的變化不能準確指示電池已充滿。因此，慢速充電器必須依靠定時器來決定何時結束充電。以此，為保證NiMH電池充滿，應以接近1C的速率(或電池制造商指定速率)快速充電，同時監(jiān)控電壓( V=0)和溫度(dT/dt)來確定何時結束充電。鋰離子和鋰聚合物電池充電鎳基電池充電器限制電流，而鋰離子電池充電器則需同時限制電壓和電流。最初的鋰離子電池充電電壓限制在4.10V/節(jié)。電壓越高意味著容量越大，現(xiàn)在可以通過增加化學添加劑實現(xiàn)4.20V電池電壓。當前的鋰離子電池一般充電到4.20V，容差為 0.05V/節(jié)。當端電壓達到電壓閾值并且充電電流降至0.03C(約Icharge的3%，參考圖6)時表明電池已充滿。多數(shù)充電器達到滿充的時間約為3小時。盡管某些線性充電器聲稱Li+電池充電只需約一小時，但這類充電器通常在電池端電壓達到4.2V時就終止充電，這種方法只能將電池充到其容量的70%。圖6.恒流、恒壓充電，主要用于蜂窩電話，無線設備和筆記本電腦。較高的充電電流并不會使充電時間縮短太多。較高的充電電流能較快達到電壓峰值，但是浮充需要較長時間。通常，浮充時間是初始充電時間的兩倍。鋰離子電池保護因為Li+電池過充或過放可能會導致爆炸并造成人員傷害，所以使用這類電池時，安全是主要關心的問題。因此，商用鋰離子電池組通常包括象DS2720這樣的保護電路(圖7)。DS2720提供了可充電Li+電池所需的所有保護功能，如：在充電時保護電池、防止電路過流、通過限制電池的放電電壓延長電池壽命。圖7.DS2720鋰電池保護IC的典型應用電路DS2720IC使用外部開關元件，如低成本n溝道功率MOSFET，來控制充電和放電電流。內(nèi)部9V的電荷泵為外部n溝道MOSFET提供高端驅動，與常見使用相同F(xiàn)ET的低端保護電路相比具有更低的導通電阻。FET導通電阻實際上隨電池放電而減少(見圖8)。圖8.受DS2720高端模式控制的保護FET電阻小于傳統(tǒng)低端模式FET電阻。受DS2720控制的FET電阻實際上隨電池電壓下降而降低。DS2720穩(wěn)壓的高端n-FET驅動，即便在放電快結束時，都能保證低開關阻值。這將延長便攜設備運行時間。監(jiān)控電池過壓/欠壓，過流和過熱穩(wěn)壓電荷泵支持高端模式n型溝道MOSFET集成電池選擇功能8字節(jié)可鎖定用戶EEPROM 64位唯一電子序列號低功耗：工作15 A，靜態(tài)1 A提供8引腳MSPO微型封裝1-Wire 數(shù)據(jù)通訊接口DS2720允許用戶通過數(shù)據(jù)接口或專用輸入控制外部FET，減少了可充電Li+電池系統(tǒng)中額外的功率開關控制。DS2720通過其1-Wire接口提供主機系統(tǒng)對狀態(tài)和控制寄存器、測量寄存器，以及通用數(shù)據(jù)存儲器的讀寫訪問。每個器件都有一個工廠編程的64位唯一地址，允許主機系統(tǒng)單獨尋址每個器件(圖9)。圖9.受DS2720保護的鋰離子電池波形DS2720為電池信息存儲提供兩類存儲器，及EEPROM和可鎖定EEPROM。EEPROM是真正的非易失(NV)存儲器，用來保存重要的電池數(shù)據(jù)，不會因電池過度放電、偶然短路或ESD事件丟失數(shù)據(jù)?？涉i定EEPROM在鎖定后相當于只讀存儲器(ROM)，用于更安全地保存不再改變的電池數(shù)據(jù)。保護模式過壓如果在VDD檢測的電池電壓超過過壓閾值VOV時間大于過壓延遲時間tOVD，則DS2720關閉充電FET，并將保護寄存器的OV置位。在過壓期間，放電通路保持開放。除非被另外保護條件鎖定，當電池電壓降到充電使能閾值VCE以下或由于放電導致VDD-VPLS VOC時，充電FET被重新使能。欠壓如果在VDD檢測的電池電壓低于欠壓閾值VUV時間大于欠壓延遲時間tUVD，則DS2720關閉充電和放電FET，并將保護寄存器的UV置位，使其進入休眠模式。當電池電壓升到VUV以上和連接充電器后，IC打開充電和放電FET。短路如果在VDD檢測的電池電壓低于放電閾值VSC時間達到延遲時間tSCD，則DS2720關閉充電和放電FET，并將保護寄存器的DOC置位。除非PLS上的電壓升至大于VDD-VOC，否則充電和放電FET不會導通。DS2720提供流經(jīng)內(nèi)部VDD至PLS電阻RTST的測試電流，當VDD升至大于VSC時上拉PLS。DS2720利用此測試電流檢測有害低阻抗負載的移除。另外，測試電流還提供了流經(jīng)RTST，由PLS到VDD的恢復性充電通路。過流若加在保護FET的電壓(VDD-VPLS)大于VOC的時間超過了tOCD，則DS2720關斷外部充電和放電FET，并將保護寄存器DOC置位。直到PLS上的電壓升至大于VDD-VOC時電路才會導通。DS2720提供流經(jīng)內(nèi)部VDD至PLS電阻RTST的測試電流來檢測有害低阻抗負載的移除。過熱若DS2720溫度超過TMAX，則立即關斷外部充電和放電FET。在以下兩個條件滿足前FET不會導通：電池溫度降到低于TMAX，主機將OT復位。充電溫度應盡量在室溫下充電。鎳基電池應在10 C至30 C(50 F至86 F)之間快速充電。低于5 C(41 F)和高于45 C(113 F)時鎳基電池的充電能力急劇下降。鋰離子電池在整個溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的充電性能，但低于5 C(41 F)時充電速率應小于1 C。結論NiMH充電器可為NiCd電池充電，反之則不行。NiCd電池專用的充電器將會使NiMH電池過充?？焖俪潆娍稍鰪婃嚮姵氐膲勖托阅埽@是因為快速充電降低了內(nèi)部結晶引起的記憶效應。鎳基和鋰基電池要求不同的充電算法。Li+電池需要保護電路來監(jiān)控和保護過流、短路、過壓、欠壓以及過熱。注意，在電池不常使用時，應從充電器中取出，在使用前對電池浮充。 可充電電池：原理，隱患，及安全充電方法 摘要：本文概要介紹了電池充電方式和現(xiàn)代電池技術，以使讀者能更好的了解便攜設備中使用的電池。本文對鎳鎘(NiCd)電池，鎳氫(NiMH)電池和鋰離子(Li+)電池的化學性質進行了描述，還介紹了一款單節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池保護芯片。概述電池的應用從來沒有像現(xiàn)在這么廣泛。電池正在變得更小、更輕，在單位體積內(nèi)容納更多能量。電池發(fā)展的主要動力來自便攜設備(例如移動電話，膝上電腦，攝錄像機和MP3播放器)的快速發(fā)展。這篇關于充電方式和現(xiàn)代電池技術的應用筆記將幫助您更好了解這些便攜設備中使用的電池。電池的定義如果電池僅定義為能量儲存系統(tǒng)，則其有可能包括飛輪和時鐘發(fā)條等元件。在現(xiàn)代技術中電池的更精確定義為：能夠產(chǎn)生電能的便攜、獨立化學系統(tǒng)。一次電池，又叫不可充電電池或原電池，從電池單向化學反應中產(chǎn)生電能。原電池放電導致電池化學成分永久和不可逆的改變。但可充電電池，又叫二次電池，可在應用中放電，也可由充電器充電。所以，二次電池儲存能量，而不是產(chǎn)生能量。充電和放電電流(安培)通常用電池額定容量的倍數(shù)表示，叫做充電速率(C-rate)。例如，對于額定為1安時(Ah)的電池，C/10的放電電流等于1Ah/10=100mA。電池的額定容量(Ah或mAh)是電池在特定的條件下完全放電所能儲存(產(chǎn)生)的電能。因此，電池的總能量等于容量乘以電池電壓，單位為瓦時。電池性能的測試電池的化學成分和設計共同限制了輸出電流。若沒有實際因素限制性能，電池瞬時可以輸出無窮大電流。限制電池輸出電流的主要因素是基本化學反應速率、電池設計，以及進行化學反應的區(qū)域。某些電池本身具有產(chǎn)生大電流的能力。如鎳鎘電池短路電流可大到足以融化金屬和引起火災。其它一些電池只能產(chǎn)生弱電流。電池中所有化學和機械總效應可用一個數(shù)學因數(shù)表示，即等效內(nèi)阻。降低內(nèi)阻可獲得更大電流。沒有電池能永久儲存能量。電池不可避免要進行化學反應并緩慢退化，導致儲存電量減少。電池容量與重量(或體積)之比稱為電池的能量密度。高能量密度意味著在給定體積和重量的電池中可存儲更多能量。下表給出了個人電腦和蜂窩電話中可充電電池的主要化學成分，以及其額定電壓和能量密度(以瓦時每千克，或Wh/Kg表示)。表1.常用可充電電池化學成分的能量密度 CELLTYPENOMINALVOLTAGE(V)STORAGEDENSITY(Wh/kg)Leadacid2.130Nickelcadmium(NiCd)1.240to60Nickelmetalhydride(NiMH)1.260to80Circularlithiumion(Li+)3.690to100Prismaticlithiumion3.6100to110Polymerlithiumion3.6130to150表2.常用可充電電池化學成分的特性 AttributeNickelCadmiumNickelMetalHydrideLithiumIonEnergydensityLowMediumHighEnergystorageLowMediumMediumCyclelifeHighHighHighCostLowMediumHighSafetyHighHighMediumEnvironmentLowMediumMedium若一次和二次電池都能達到同樣目的，為什么不總是選擇二次電池呢?原因是二次電池有以下缺點：實際中，所有二次電池能量都會因自放電較快的損失二次電池使用前必需充電電池充電一個新的可充電電池或電池組(一個電池組中有幾個電池)不能保證已充滿電。事實上它們很可能已被完全放電。因此，首先要根據(jù)制造商提供的、與化學成分相關的指南，對電池/電池組充電。每次充電要根據(jù)電池化學成分按順序施加電壓和電流。因此，充電器和充電算法需滿足不同電池化學成分的不同要求。電池充電常用術語包括：用于NiCd和NiMH電池的恒流(CC)，和用于鋰離子和鋰聚合物電池的恒流/恒壓(CC/CV)(圖1至6)。圖1.半恒流充電，主要應用于剃須刀，數(shù)字無繩電話和玩具圖2.定時器控制充電，主要應用于筆記本，數(shù)據(jù)終端，無線設備和蜂窩電話圖3.-DV終止充電方式，主要應用于筆記本，數(shù)據(jù)終端，攝錄像機，無線設備和蜂窩電話圖4.-dT/dt終止充電方式，應用于電源設備和電動工具圖5.涓流充電，主要應用于應急燈，導引燈和存儲器備份表3.充電方式 ChemistryChargingMethodFeatureNo.ofTerminalsChargeTime(hours)ChargeCurrent(CmA)TrickleCurrent(CmA)ChargeLevelatEndofCharge(%)FigureReferenceNickelBased(NiClandNiMH)Semi-constantcurrentchargingMosttypicalsystem;simpleandlowcost2150,1--------1Timer-controlledchargingMorereliablethansemiconstantcurrentsystem;relativelysimpleandlowcost26to80,21/20-1/30Approx.1202- Vcut-offchargingMostpopular;morecomplex21to20,5-11/20-1/30Approx.110to1203 T/ tcut-offchargingMorecostly,butoverchargecanbeavoidedenablinglongerlifecyclethattheothers3or41to2 11/20-1/30Approx.100to1104Trickle-chargingSimpleandlowcost;applicableforcontinuouslongcharging2150,1--------5LithiumBasedConstantcurrent-constantvoltage(CC-CV)Notrecommendedforthemaincharge-controlsystemforNi-Cd/NiMHbatteries.PrevailingchargemethodforLi+andLi-Polymerbatteries.Relativelycomplexchargerdesign.21to31----Approx1006表4.不同化學成分電池充滿的判據(jù) ChemistryNiClNiMHLi+ChargingConstantcurrentConstantcurrentConstantcurrent/constantvoltageFullchargedetect-V/dtand/orT/dtV/dt=0and/orT/dtIcharge=eg0.03Cand/ortime如上所示，電池化學成分和充電技術不同，充電終止的判定條件也不同。鎳鎘電池充電在0.05C至大于1C的范圍內(nèi)對NiCd電池恒流充電。一些低成本充電器使用絕對溫度終止充電。雖然簡單、成本低，但這種充電終止方法不精確。更好的方法是通過檢測電池充滿時的電壓跌落終止充電。對于充電速率為0.5C或更高的NiCd電池，- V方法是最有效的。- V充電終止檢測應與電池溫度檢測相結合，因為老化電池和不匹配電池可能減少 V。通過檢測溫升速率(dT/dt)可以實現(xiàn)更精確的滿充檢測，這種滿充檢測比固定溫度終止對電池更好。基于 T/dt和- V組合的充電終止方法可避免電池過充，延長電池壽命?？焖俪潆娍筛纳瞥潆娦?。在1C的充電速率下，效率可以接近1.1(91%)，充滿一個空電池的時間為1小時多一點。當以0.1C充電時，效率便下降到1.4(71%)，充電時間為14小時左右。因為NiCd電池對電能接收程度接近100%，所以幾乎所有的能量在充電開始的70%期間被吸收，而且電池保持不發(fā)熱。超快速充電器利用該特點，在幾分鐘內(nèi)將電池充到70%，以幾C的電流充電而無熱量產(chǎn)生。充到70%后，電池再以較低速率繼續(xù)充電，直到電池充滿。最后以0.02C至0.1C的涓流結束充電。鎳氫電池充電盡管NiMH充電器與NiCd充電器類似，但是，NiMH充電器采用 T/dt方法終止充電，這是到目前NiMH電池充電的最好辦法。NiMH電池充電結束時電壓下降比較小，而對低充電速率(低于0.5C，這取于溫度)可能不出現(xiàn)電壓下降。新的NiMH電池會在充電周期內(nèi)過早地出現(xiàn)錯誤峰值，這會導致充電器過早結束充電。此外，單用- V檢測結束充電幾乎肯定會出現(xiàn)過充，導致在電池失效前限制充放電次數(shù)。似乎沒有在所有條件下(新或舊，熱或冷，全部或部分放電)都適用的NiMH電池的-dV/dt充電算法。因此，除非NiCd充電器使用了dT/dt方法終止充電，否則不能用NiCd充電器為NiMH電池充電。而且，因為NiMH電池不能很好的吸收過充，所以，涓流充電電流比NiCd電池小(約0.05C)。NiMH電池的慢充比較困難。因為以0.1C至0.3C的速率充電時，電壓和溫度的變化不能準確指示電池已充滿。因此，慢速充電器必須依靠定時器來決定何時結束充電。以此，為保證NiMH電池充滿，應以接近1C的速率(或電池制造商指定速率)快速充電，同時監(jiān)控電壓( V=0)和溫度(dT/dt)來確定何時結束充電。鋰離子和鋰聚合物電池充電鎳基電池充電器限制電流，而鋰離子電池充電器則需同時限制電壓和電流。最初的鋰離子電池充電電壓限制在4.10V/節(jié)。電壓越高意味著容量越大，現(xiàn)在可以通過增加化學添加劑實現(xiàn)4.20V電池電壓。當前的鋰離子電池一般充電到4.20V，容差為 0.05V/節(jié)。當端電壓達到電壓閾值并且充電電流降至0.03C(約Icharge的3%，參考圖6)時表明電池已充滿。多數(shù)充電器達到滿充的時間約為3小時。盡管某些線性充電器聲稱Li+電池充電只需約一小時，但這類充電器通常在電池端電壓達到4.2V時就終止充電，這種方法只能將電池充到其容量的70%。圖6.恒流、恒壓充電，主要用于蜂窩電話，無線設備和筆記本電腦。較高的充電電流并不會使充電時間縮短太多。較高的充電電流能較快達到電壓峰值，但是浮充需要較長時間。通常，浮充時間是初始充電時間的兩倍。鋰離子電池保護因為Li+電池過充或過放可能會導致爆炸并造成人員傷害，所以使用這類電池時，安全是主要關心的問題。因此，商用鋰離子電池組通常包括象DS2720這樣的保護電路(圖7)。DS2720提供了可充電Li+電池所需的所有保護功能，如：在充電時保護電池、防止電路過流、通過限制電池的放電電壓延長電池壽命。圖7.DS2720鋰電池保護IC的典型應用電路DS2720IC使用外部開關元件，如低成本n溝道功率MOSFET，來控制充電和放電電流。內(nèi)部9V的電荷泵為外部n溝道MOSFET提供高端驅動，與常見使用相同F(xiàn)ET的低端保護電路相比具有更低的導通電阻。FET導通電阻實際上隨電池放電而減少(見圖8)。圖8.受DS2720高端模式控制的保護FET電阻小于傳統(tǒng)低端模式FET電阻。受DS2720控制的FET電阻實際上隨電池電壓下降而降低。DS2720穩(wěn)壓的高端n-FET驅動，即便在放電快結束時，都能保證低開關阻值。這將延長便攜設備運行時間。監(jiān)控電池過壓/欠壓，過流和過熱穩(wěn)壓電荷泵支持高端模式n型溝道MOSFET集成電池選擇功能8字節(jié)可鎖定用戶EEPROM64位唯一電子序列號低功耗：工作15 A，靜態(tài)1 A提供8引腳MSPO微型封裝1-Wire 數(shù)據(jù)通訊接口DS2720允許用戶通過數(shù)據(jù)接口或專用輸入控制外部FET，減少了可充電Li+電池系統(tǒng)中額外的功率開關控制。DS2720通過其1-Wire接口提供主機系統(tǒng)對狀態(tài)和控制寄存器、測量寄存器，以及通用數(shù)據(jù)存儲器的讀寫訪問。每個器件都有一個工廠編程的64位唯一地址，允許主機系統(tǒng)單獨尋址每個器件(圖9)。圖9.受DS2720保護的鋰離子電池波形DS2720為電池信息存儲提供兩類存儲器，及EEPROM和可鎖定EEPROM。EEPROM是真正的非易失(NV)存儲器，用來保存重要的電池數(shù)據(jù)，不會因電池過度放電、偶然短路或ESD事件丟失數(shù)據(jù)?？涉i定EEPROM在鎖定后相當于只讀存儲器(ROM)，用于更安全地保存不再改變的電池數(shù)據(jù)。保護模式過壓如果在VDD檢測的電池電壓超過過壓閾值VOV時間大于過壓延遲時間tOVD，則DS2720關閉充電FET，并將保護寄存器的OV置位。在過壓期間，放電通路保持開放。除非被另外保護條件鎖定，當電池電壓降到充電使能閾值VCE以下或由于放電導致VDD-VPLS VOC時，充電FET被重新使能。欠壓如果在VDD檢測的電池電壓低于欠壓閾值VUV時間大于欠壓延遲時間tUVD，則DS2720關閉充電和放電FET，并將保護寄存器的UV置位，使其進入休眠模式。當電池電壓升到VUV以上和連接充電器后，IC打開充電和放電FET。短路如果在VDD檢測的電池電壓低于放電閾值VSC時間達到延遲時間tSCD，則DS2720關閉充電和放電FET，并將保護寄存器的DOC置位。除非PLS上的電壓升至大于VDD-VOC，否則充電和放電FET不會導通。DS2720提供流經(jīng)內(nèi)部VDD至PLS電阻RTST的測試電流，當VDD升至大于VSC時上拉PLS。DS2720利用此測試電流檢測有害低阻抗負載的移除。另外，測試電流還提供了流經(jīng)RTST，由PLS到VDD的恢復性充電通路。過流若加在保護FET的電壓(VDD-VPLS)大于VOC的時間超過了tOCD，則DS2720關斷外部充電和放電FET，并將保護寄存器DOC置位。直到PLS上的電壓升至大于VDD-VOC時電路才會導通。DS2720提供流經(jīng)內(nèi)部VDD至PLS電阻RTST的測試電流來檢測有害低阻抗負載的移除。過熱若DS2720溫度超過TMAX，則立即關斷外部充電和放電FET。在以下兩個條件滿足前FET不會導通：電池溫度降到低于TMAX，主機將OT復位。充電溫度應盡量在室溫下充電。鎳基電池應在10 C至30 C(50 F至86 F)之間快速充電。低于5 C(41 F)和高于45 C(113 F)時鎳基電池的充電能力急劇下降。鋰離子電池在整個溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的充電性能，但低于5 C(41 F)時充電速率應小于1 C。結論NiMH充電器可為NiCd電池充電，反之則不行。NiCd電池專用的充電器將會使NiMH電池過充。快速充電可增強鎳基電池的壽命和性能，這是因為快速充電降低了內(nèi)部結晶引起的記憶效應。鎳基和鋰基電池要求不同的充電算法。Li+電池需要保護電路來監(jiān)控和保護過流、短路、過壓、欠壓以及過熱。注意，在電池不常使用時，應從充電器中取出，在使用前對電池浮充。