鋰離子電池以能量密度高、體積小、重量輕等優(yōu)勢，在手機(jī)、筆記本電腦市場已經(jīng)完全取代其他電池，占有率幾乎達(dá)到了100%。目前，鋰離子電池正迅速延伸至電動工具及其他的應(yīng)用中，它廣闊的市場前景也越來越得到業(yè)界的認(rèn)同。不過，與鎳氫、鎳鎘、鉛酸電池相比，要更快地推動鋰離子電池的應(yīng)用和發(fā)展，還必須不斷提高它的安全性和使用壽命。本文將從充電器角度，討論一種新型的充電解決方案以提高鋰離子電池的安全性，延長電池使用壽命，同時降低充電器的成本。

在使用電池的過程中，我們常會聽到電池業(yè)者這樣的一句話：電池使用中壞的少，更多的是被充壞的。這句話我們可以理解為，不正確的充電條件或方法將更容易損害電池、降低電池的壽命。以18650鈷酸鋰離子電池為例，當(dāng)充電過溫，在70℃左右：電解質(zhì)界面（SEI）模開始分解并發(fā)熱；120℃左右：電解質(zhì)、正極開始熱分解，造成析氣并使溫度迅速上升；在到260℃左右：電池爆炸?；虺潆娺^壓，以過壓5.5V來看，容易使鋰金屬析出，溶劑被氧化，溫度上升，產(chǎn)生惡性循環(huán)，甚至電池著火、爆炸。因此，針對如何充電，我們共同來探討下面幾個重要的問題。

為什么需要預(yù)充功能？

電池工作電壓從2.5V（碳負(fù)極電池：3V，電量為0%）到4.2V（電量為100%）。當(dāng)電壓小于2.5V時，電池放電終止。同時因?yàn)榉烹娀芈逢P(guān)閉使內(nèi)部保護(hù)電路的電流損耗也降為最低。當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中由于不同的內(nèi)部材質(zhì)，放電終止電壓可在2.5V-3.0V范圍。當(dāng)電壓超過4.2V時，充電回路終止，以保護(hù)電池安全；而當(dāng)單體電池工作電壓降到3.0V以下，我們即可認(rèn)為過放電狀態(tài)，放電回路終止，以保護(hù)電池安全。所以電池不用時，應(yīng)將電池充電20%的電量，再進(jìn)行防潮保存。

由于鋰離子電池具有較高的能量比，因此在電池使用中要嚴(yán)格避免過充，過放的現(xiàn)象。過放會導(dǎo)致活性物質(zhì)的恢復(fù)困難，此時如果直接進(jìn)入快速沖電模式（大電流），會對電池產(chǎn)生損害，影響使用壽命并可能因此帶來安全隱患。先以小電流（C/10）充到2.5V至3.0V，再轉(zhuǎn)換成快充是必要的。

雖然目前鋰離子電池在應(yīng)用中都帶有保護(hù)板，在通常的情況下，發(fā)生過放的幾率會很小，但不加預(yù)充功能，在這兩種情況下的情況還是可能帶來過放的隱患。一是保護(hù)板失效，二是長時間放置（5%-10%/月）的自放電率。因此小電流預(yù)充可以有效解決過放電池的充電問題。

但是，充電電流并非越大越好。以單體鋰離子電池為例，它的充電方式都包括恒流、恒壓充電過程，恒壓通常為4.2V（以LiCoO2電池為例），恒流設(shè)置值為0.1C～1C。雖然大電流的充電會縮短充電時間，但也會造成電池生命周期的縮短和容量的降低，因此我們需選擇恰當(dāng)?shù)暮懔髦颠M(jìn)行充電。

下面是一個4.2V/900mAHLiCoO2電芯的不同電流充電與電池容量的關(guān)系曲線（圖1），我們可以看出大約500個充放周期后，小電流充電的電池容量明顯大于大電流充電的電池容量。

恒壓充電時的電壓精度要求

作為高能量密度電池，過充會對鋰離子電池造成很大的危害，有可能會膨脹漏液甚至發(fā)生爆炸。而且過充容易造成電池里面的電解物質(zhì)加快反應(yīng)而造成電池的使用壽命減短，因此準(zhǔn)確的恒壓值充電對鋰離子電池的使用壽命而言有著重要的意義。

為了更充分地充滿電，要保證恒壓值和終止電壓值的精度在1%之內(nèi)。以鈷酸鋰離子電池為例，最好能盡可能接近4.2V，但又不超過4.2V，這種高精度的電壓充電法，可以減少鈷的溶解，穩(wěn)定LiCoO2的層狀結(jié)構(gòu)，使它的包覆不發(fā)生相變，提高循環(huán)性能，并保持高容量。此外，即使輕微的過壓也會帶來兩個現(xiàn)象的改變，電池初始容量減小和電池循環(huán)壽命降低。

在多節(jié)鋰離子電池串聯(lián)的情況下，為保證獲到最大的電池容量和壽命，因此有時甚至要求精度達(dá)到0.5%以內(nèi)。所以說，充電電壓的精度控制是鋰離子電池充電器的一個關(guān)鍵技術(shù)。

目前人們對鋰電池充電電壓有這樣一個誤解，認(rèn)為有了電池保護(hù)板，在電壓精度上不必關(guān)心，這是不可取的。因?yàn)殡姵乇Ｗo(hù)板目的是用于對可能的意外事故進(jìn)行及時的保護(hù)，它考慮的比較多的是安全因素，而不是性能因素。比如以4.2V的電芯為例，保護(hù)板的過壓保護(hù)參數(shù)是4.30V（有的可能會要4.4V），假如每次都過充，以4.30V作為充電截止點(diǎn)，電池容量也會很快衰減的。