锂电池电压及充放电过程分析
锂电池电压及充放电过程分析
锂电池在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，从手机、笔记本电脑到电动汽车，都离不开这种高效能的储能设备。但你是否了解锂电池是如何充电的？为什么需要不同的充电阶段？本文将为你详细解析锂电池的充电过程及其相关参数。
一、涓流充电，恒流充电，恒压充电，充电终止
电池充放电曲线图：
图1
电池充电时，电池容量与时间的曲线图：
图2
电池充电时，电池容量与充电电压/充电电流的曲线图：
图3
涓流充电（预充电）：
因为锂电池存在电量过放的可能（过放点一般取3V），被过放的电池存在损坏的可能，所以我们需要用小电流来进行试探电池的是否正常。一段时间后，如果电池电压超过3V，那么我们就认为电池状态为正常，即可进行下一阶段充电，否则就认为电池不正常并放弃充电。如上图2，在电池3V以下，电池以涓流充电形式给电池充电，此时充电电流很小，只有0.1C，目的是安全的恢复电池的充电能力。当达到3V时，切换成恒流充电模式。
恒流充电：
在电池电压上升到涓流充电阈值以上时，充电器就会提高充电电流进行恒流充电，如上图3，蓝色曲线在很长一段时间内都是保持1C充电，此时就是恒流充电。
恒压充电：
当电池电压上升到某一设定值（如4.2V）时，恒流充电结束，开始转为恒压充电。恒压充电有一个特点就是，充电电压保持不变，充电电流随时间的增长而不断变小，直到到达某一设定值（如0.1C）时截止充电，这是为了确保电池能够充满电而不过充。此时，电池处于满电状态。
充电终止：
定义
当电池充满电后，充电器会自动停止充电的过程。
两种典型的充电终止方法，或两者结合
- 最小电流法：监视恒压充电阶段的充电电流，并在充电电流减少到某一范围时终止充电过程。
- 定时器法：从恒压充电阶段开始时计时，持续充电一段时间后（如两个小时）终止充电过程。
以上四个阶段共同确保了锂电池能够安全、有效地被充满电，同时保护电池免受过充或过流等不利条件的损害，另外在充电过程中还应该选择质量可靠的充电器、确保电池在适宜的温度范围内以及避免长时间满电（锂电池的化学活性在接近100%充电时更为活跃，这会加速电极材料的劣化）或长时间低电状态等，以延长电池寿命。
二、mAh，Ah，Wh
mAh，Ah：
两者是千分之一的换算关系。一般指的就是电池的容量。
例如27mAh，代表此电池在放电电流为27mA情况下能维持1小时完全放电状态。
例如10Ah， 代表此电池在放电电流为1A情况下能维持10小时完全放电状态。
Wh:
电池能量单位，其实也是表示电池容量的另一种方式，一般使用mAh，mA单位比较多。
其两者有换算公式：
Wh=mAh/1000*V(电压)
三、充电电流0.1C 0.5C 1C 2C
0.1C 0.5C 1C 2C：
C的单位为库伦的意思。C的单位讨论要与电池容量挂钩起来才有意义。
例如：
某只电池标称容量1200mAh，0.2C放电电流为240mA（充电时间5h），1C表示1200mA（充电时间1h）。
某只电池标称容量1000mAh，1C充电电流为1000mA（充电时间1h），0.5C表示500mA（充电时间2h）。
某只电池标称容量1800mAh，0.5C放电电流为900mA（充电时间2h）。
对于一个电量为2AH电池，它的1C充放电流，就是2A。
所以库伦(C) 一般用来表示电池的充放电能力。
慢充，快充：
其实也就是不同的库伦值，一般慢充为0.1C，快充则是2C，2.5C甚至更高。
锂电池的各个电压区别
标称电压
指的是锂电池在满电状态下，从开始放电到放电终止时，其平均输出的电压值。锂离子电池（如钴酸锂电池、锰酸锂电池、锂镍钴锰三元材料电池等）的标称电压通常在3.6V至3.8V之间。
满电电压
4.2V通常是锂离子电池的满电电压，即电池在充电过程中达到的最高电压。这个值是为了确保电池在充电过程中不会过充，从而保护电池的安全性和寿命。
工作电压
单体锂电池的正常工作电压范围通常在2.5V至4.2V之间。不过，有些特殊类型的锂电池，如磷酸铁锂电池，其工作电压范围可能略有不同。
注意
任意电压的锂电池理论上可以通过串并联单体锂电池实现，但实际要考虑到单体锂电池的电压、容量和内阻差异，比如制作高电压电池组可能需要更多的单体电池和更复杂的电池管理系统，从而增加成本。