关于锂电的充电方式问题......

jianjun42 · 发表于 2013-5-17 09:50:22

众所周知，预充、恒流、恒压的三段式充电法是锂电最为合理的充电方式，然而，在实际应用中，采用pwm控制方式的脉冲恒流充电和采用线性恒流充电对于同一组电池却有着不尽相同的表现，在此例举如下：
本人用一组型号为For SONY NP-F970的专业摄像机电池组作为测试对象，此电池组共有六节容量为2200mah的18650电池，我拆出其中三节并联的电池组，容量为6600mah，放电至3V截止电压，静置30分钟后，端电压上升至3.67V，待用。
1、采用自制充电器，pwm控制方式脉冲恒流充电，额定充电电流设置为2.5A，预充电流设置为额定充电电流的10%，即250mA，预充2分钟，然后以额定充电电流恒流充电，充电半小时后开始检测电池端电压，检测方式为，每秒停充20毫秒，检测端电压是否达到4.2V，充至2小时40分钟，充电器自动转恒压方式继续充了45分钟，充电电流降至额定电流的10%即250mA时停止充电，整个充电过程历时3小时27分钟，将电池组静置1小时，实测端电压仍为4.2V。
2、将此电池组用自制充电器以1A恒流放电，放至截止电压3V，指示电池容量为6248mah。电池静置30分钟后，端电压3.68V。

3、采用另一自制充电器，线性恒流充电方式，设置同样充电电流2.5A，预充电流设置同样250mA，预充2分钟转额定恒流充电，电池端电压检测采用差分输入扣除采样电阻电压降，在线监测方式，充,45分钟自动转恒压，继续充电3小时58分，充电电流降至250mA，充电结束，整个充电过程历时4小时45分钟，将电池组静置1小时后，实测端电压为4.15V。
4、采用第二步同样自制充电器以1A恒流为此电池组放电，放至截止电压3V，指示电池容量为5964mah。电池静置30分钟后，端电压3.68V。

经如上测试，采用pwm控制的脉冲恒流充电方式为相同电池组充电用时相对较短，充满后的电池组容量相对较高。

事情并未就此结束，我将实测结果和网友交换了意见，有网友认为，第一种充电方式虽然用时短，容量足，但是极不安全，因为停充检测电池端电压为4.2V时，在线时的电池端电压恐怕远超4.2V了，很可能造成锂电电池组的永久性损伤，而第二种充电方式虽然耗能费时，却可以绝对保证电池组安全。

对于网友提出的异议，我决定筛选两组相同规格和容量的锂电电池组，用两种充电方法长期对比测试，经过6个月的充放电对比测试，2组电池都完好无损，用第一种充电方式的电池组也没有出现异样，容量甚至还出现了上升，大多数情况下，容量都在6350mah左右。而采用第二种充电方式的电池组却出现了容量下降，大多数情况下容量都维持在5860mah左右。

在此请大神们帮忙分析一下两种充电方式的优劣。

seeyou2013 · 发表于 2013-5-17 10:31:19

guanzhu

asm52 · 发表于 2013-5-17 10:50:14

容量下降可以理解，容量上升，你真厉害。

jianjun42 · 发表于 2013-5-17 10:57:39

asm52 发表于 2013-5-17 10:50
容量下降可以理解，容量上升，你真厉害。

这很难理解吗？容量上升是相对于电池组的初始容量，它绝对和电池组的充电方式有关，我使用了多种充电器和专用锂电芯片，发现它们充满的电池静置1小时后，端电压都不是4.2V，最低的只有4.12V。而我采用pwm控制脉冲恒流充电方式充满的电池组，端电压就是4.2V，而且即使静置10小时后端电压仍为4.2V，这时的容量相对于从前一定是上升的！

jianjun42 · 发表于 2013-5-17 11:10:26

希望曾经对锂电电池组充放电进行过大量数据采集和分析的网友批评指正，到底哪种充电方式更安全高效。

zengzhx · 发表于 2013-5-17 12:44:10

非常好的专研精神，建议继续监测电池的使用寿命。

hwbrat · 发表于 2013-5-17 14:50:44

谢谢楼主提供的实验过程和数据。楼主很有科学精神，实践是检验理论的标准，不盲信，用实验和数据说话。

jianjun42 · 发表于 2013-5-17 17:28:26

继续分析：
线性恒流充电方式由于采用在线检测截止电压，只能做到尽量接近4.2V，而脉冲恒流脱机检测截止电压却可以精确控制在4.2V，两种充电方式充满的锂电电池组静置一小时后电池端电压的对比也说明，脉冲恒流方式充电的电池组端电压保持更稳定更持久，而相同容量的电池组，端电压高的容量也相对较高，放电能力也相对较强，实际对比差不多要高5%-10%。
那么采用脉冲恒流充电每秒钟停充20毫秒的脱机检测端电压方式时，会不会造成锂电的永久损伤呢？我们知道，标称3.7V的锂电，截止电压应控制在4.2V正负0.05V，也就是说锂电合理的截止电压范围应在4.15V-4.25V之间，越接近4.2V，电池的有效能量自然越高。

实际使用中，我所说的pwm控制的脉冲充电器见此贴：http://www.amobbs.com/thread-3504991-1-1.html，制作于2009年，我一直在用这个充电器给我的飞利浦X800手机电池充电，至今年春节前，手机光荣下岗，但放电测试手机电池依旧容量充足，和新的差不多。在楼主位所介绍的长达6个月的对比测试中用上述方式充电的电池组也没有发现一例电池损伤现象。
楼主位所介绍的线性恒流充电器为仿制电源，见此贴：http://www.amobbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=4995878，在上述6个月对比测试中，采用此电源线性恒流充电的电池组容量的下降相对比较明显。

deadline2012 · 发表于 2013-5-17 18:04:51

jianjun42 发表于 2013-5-17 17:28
继续分析：
线性恒流充电方式由于采用在线检测截止电压，只能做到尽量接近4.2V，而脉冲恒流脱机检测截止电 ...

楼主的实验数据和实验时间都很长，得出的结论值得思考一番，到底是用横流充电呢？还是用脉冲充电，MAX1879貌似就是脉冲充电吧

albert_w · 发表于 2013-5-17 18:12:13

应该要求在线检测4.2转入恒压吧. 否则转折点的充电条件就不连续了

wicy001 · 发表于 2013-5-17 19:18:32

很好很强大。

penou · 发表于 2013-5-22 09:51:40

使用浮地，再读取电池端电压，不超过4.20V，这样电池就可以使用第一种方式。不过要对浮电压进行控制。

bugplus · 发表于 2013-5-22 10:06:37

有时间再看楼主的帖子，很有钻研精神，不错！

wochai · 发表于 2013-5-24 14:48:11

jianjun42 发表于 2013-5-17 17:28
继续分析：
线性恒流充电方式由于采用在线检测截止电压，只能做到尽量接近4.2V，而脉冲恒流脱机检测截止电 ...

"线性恒流充电方式由于采用在线检测截止电压，只能做到尽量接近4.2V，而脉冲恒流脱机检测"

线性恒流充电方式也可以采用脱机测量方式吧,这样冲的更满些,会不会就是这个问题呢?

Solar_Gao · 发表于 2013-5-24 15:00:45

值得深究，标记下。

jianjun42 · 发表于 2013-5-24 15:01:56

wochai 发表于 2013-5-24 14:48
"线性恒流充电方式由于采用在线检测截止电压，只能做到尽量接近4.2V，而脉冲恒流脱机检测"

线性恒流充电 ...

非也，两种充电方式的最大不同在于充电时恒流和恒压的转换时间上。
如我在楼主位的实例中，在相同条件下，采用脉冲充电方式需要充3小时27分，而恒流阶段长达2小时40分，转恒压阶段再充45分钟。
而线性充电方式中，需充电4小时45分，恒流充电阶段只有45分钟左右，转恒压充电再充3小时58分。
事实上，电池充电的80%以上的容量来自于恒流充电阶段，所以，恒流充电阶段时间相对较长的脉冲充电方式所充的电池容量相对较充足！

rqiang · 发表于 2013-5-24 15:05:58

国半有专门研究这方面的文章，一般是端电压充的越高，电池的循环寿命就越短。

wochai · 发表于 2013-5-24 15:07:41

jianjun42 发表于 2013-5-24 15:01
非也，两种充电方式的最大不同在于充电时恒流和恒压的转换时间上。
如我在楼主位的实例中，在相同条件下 ...

就是因为你采用的是在线测量方式,线性恒流充电时,电池电压测量虚高,充电时恒流和恒压的转换时间被提前了,所以才未充足电

jianjun42 · 发表于 2013-5-24 15:21:43

wochai 发表于 2013-5-24 15:07
就是因为你采用的是在线测量方式,线性恒流充电时,电池电压测量虚高,充电时恒流和恒压的转换时间被提前了, ...

正式如此，所以问题来了，采用脱机检测方式，的确可以准确检测电池端电压，但是充电过程中，电池两端的电压就会高于锂电的安全电压4.25V，理论上讲这会给电池带来不利影响甚至永久性损坏电池。
采用pwm控制的脉冲充电方式充电时，经长期实践，安全性还是有保证的，而采用线性充电方式恐怕电池的安全性就没有保证了，所以，线性充电在线监测是不得已而为之，牺牲了容量保证了安全！

wochai · 发表于 2013-5-24 15:44:22

jianjun42 发表于 2013-5-24 15:21
正式如此，所以问题来了，采用脱机检测方式，的确可以准确检测电池端电压，但是充电过程中，电池两端的电 ...

道理是一样的呀,PWM充电时所用的电压肯定超过4.2V了,
线性充电采用脱机检测时,比如1s检测一次,怎么会过冲呢?

wscaption · 发表于 2013-6-1 17:13:42

学习一下。收藏了

jsntzxh · 发表于 2013-6-1 19:13:48

学习，收藏

jackmony · 发表于 2013-6-2 00:27:34

太漂亮了，这分析。学习。

canspider · 发表于 2013-6-2 00:50:42

楼主精神值得学习，收藏了

rocketwind · 发表于 2013-6-3 12:39:45

向楼主勇于实践的精神致敬！

sky_prince · 发表于 2013-6-3 14:15:31

曾经见过有人用直流源直接给锂电充电，恒压，一直等到充电电池为零，用了好长时间没问题。

zhiyiyunmeng@ · 发表于 2013-6-4 14:54:37

jianjun42 发表于 2013-5-17 10:57
这很难理解吗？容量上升是相对于电池组的初始容量，它绝对和电池组的充电方式有关，我使用了多种充电器和 ...

我搭建的TL431锂电池充电器满电4.25伏，满电后放置两天电压依然在4.2伏以上，而使用1879这样的专用芯片充电到满电，放置两天电压却只有楼主说的4.1伏那样了。不得原因。就使用寿命和效果明显发现431那样充电耐用。

zhiyiyunmeng@ · 发表于 2013-6-4 15:00:03

sky_prince 发表于 2013-6-3 14:15
曾经见过有人用直流源直接给锂电充电，恒压，一直等到充电电池为零，用了好长时间没问题。 ...

431芯片可以简单实现恒流恒压充电，真的电流可以找到我的4位半万用表电流显示0，我电池在充电器上面插着一个礼拜回来电池还没任何问题，估计要是1879这样的芯片电池早鼓包甚至爆炸了。

diskcopy · 发表于 2013-6-5 05:56:08

留名。
一直用TP4056给18650充电，最大充电电流只有1.3A，要是给3.7V10AH的锂电池充电，就得自制大电流充电器了。

ST_ATMEL_NXP · 发表于 2013-6-5 08:29:57

向楼主勇于实践的精神致敬！

关于锂电的充电方式问题......

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