无线充电设计必知：通透了解锂电池技术

Colbie

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无线充电设计必知：通透了解锂电池技术

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无线充电存在的意义是为了给电池充电，如果对电池不懂，就不要谈充电，更不要谈无线充电，想了解无线充电，先了解电池，这里说的电池主要是指锂电池。这里只介绍电池的基础知识，适合无线充电行业的所有从业人员。
　　太多的人对电池等的认识是有误区的：
) k$ h& X) m" k0 U3 }5 |0 ?6 W　　误区一：电池是否需要激活，新电池是否需要反复充放3次，每次充12小时。
　　误区二：电池尽量少充电，少使用寿命才长。
　　误区三：电池充电充太久了会爆炸，充满了就要拔掉电源。
　　误区四：充电越快，电池越好。
　　误区五：充电器充电电流越大，充电越快。
5 }, ^& D  e( u( W4 j# P2 i　　误区六：无线充电没有有线充电快。
　　我们先不讨论这些误区的原因在哪里，下面我们一起分析一下锂电池的特性后自然都清楚了具体原因。
# w  m5 {; z& m) [, j8 s' N　　全文分三大块介绍：电池基础、电池保护、电池充电。
　　（一）锂电池基础
　　锂电池的组成
% X4 p3 a% {% [# m1 t　　我们平时见的手机电池都是锂电池，行业较电池PACK，锂电池PACK主要由两大块构成：电芯和保护板。电芯主要由五块构成：正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳。保护板主要由保护芯片、MOS管、电阻电容和PCB板构成。
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　　锂电池的分类
  D) B8 N# f2 Z# _- K1 J( e　　锂电池按照形状分为圆柱型电池和方形电池。圆柱型如一些移动电源和电动工具用的18650电池，方形电池如手机电池。
　　按电解液分为锂离子电池和聚合物电池。锂离子电池电解液是液态的，外壳是一般是硬的，一般为铝壳或钢壳，如三星的传统机器都是锂离子电池。聚合物电池电解液为固态，如苹果手机的电池。
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1 l( a9 [. A- s+ B( _4 a' N　　锂电池的常用术语
　　1)电池容量
　　电池的容量又叫电池的电量，单位为Ah（安时）或mAh（毫安时）。容量为1Ah的电池理想情况，在充满电的情况下用1A的电流持续放电可以放1个小时。
　　2)充/放电倍率
" D2 I/ G8 X3 h　　充/放电倍率表示以多大电流充/放电，一般以电池的标称容量的倍数来计算，一般称为“多少C”。2500mAh的锂电池，如果放电倍率为1C是指放电电流为2500mA，充电电流为0.2C是指充电电流为500mA。
　　3)标称电压
　　锂电池的标称电压又称为额定电压，普通手机电池的标称电压一般为3.7V，电池充满时的电压一般为4.2V左右，电池刚放完时的电压一般为2.5V左右。
　　4)标称功率/标称能量
　　根据物理教材，P=U*I，W=U*I*t，功率的单位为W（瓦），能量的单位为Wh（瓦时）。容量为1500mAh的电池，标称电压为3.7V，标称功率为5.55W，标称能量为5.55Wh。
　　5)内阻
　　电池可以等效为一个电压源，带有一定的内阻的电压源。对电池来说，内阻越小越好，内阻越小也越贵。
  g6 f$ p: m1 r) F# w　　电池的内阻的单位为Ω（欧姆）或mΩ（毫欧）。电池内阻主要受电池的材料和制造工艺的影响。
& l3 O6 g" R) G$ O, A- Q　　6)循环寿命
* R0 b* |) Z. s; u8 r3 N# @　　电池的循环寿命一般指充满和放光一次的循环，电池到了循环寿命后，电池老化很厉害，电池的容量将下降很多，循环寿命也是衡量电池的重要指标。
# e2 _7 p, T( A　　IEC标准规定电池的循环寿命为500次后保持为初始容量的60%，国标规定循环300次后容量应保持为初始容量的70%。
* H; u: j9 v9 H- F2 ]3 \& N# F　　7)剩余电量（SoC）
. x5 m  n* O/ u2 C1 p8 l5 d　　电池的剩余容量指电池当前的电量与总的可用电量的百分比，0%~100%，反映还有多少电量的情况。（SoC ： State of Charge）。
$ Q. W, x: n" z, }) R- d" a' f, _0 h　　（二）电池保护
　　锂电池为什么需要保护？
& ]0 I2 ?3 }. R! f( s" T* m　　锂电池由于其化学活性，结构等原因需要有保护系统，如果没有保护系统，可能对电池的使用寿命影响很大，严重的情况可能存在爆炸或燃烧的危险。没有带保护板的锂电池是禁止使用的。
　　锂电池要避免深充深放，这样会严重影响电池寿命，如果经常给电池补充电对电池的寿命有帮助。很多人要用到手机自动关机才开始给手机充电，这是严重不好的习惯，一个是电量低的时候RF发射功率大，辐射厉害，同时影响电池的使用寿命。
$ f7 O% M/ T% O: J" e8 j- l　　经常使用无线充电的朋友，由于不拨打电话的时候，手机放在无线充电器上，无线充电器会及时的给手机补充电量，对电池的寿命很有帮助。
* W$ ?8 u) ?* u　　因此电池最好的状态是不要充太满也不要放过量。
　　锂电池保护系统如下图：
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! a3 L3 Q7 i8 ?! K　　锂电池由于其特殊原因，需要至少以下保护措施：
% S5 n4 f2 F; [% K1 G( z/ K$ _　　1)过充保护
　　当电池快充满时，一般电池电压达到4.2V左右，需切断充电通路，防止电池过充。
; `6 {  A" x- v' k3 [8 C　　2)过放保护
　　当电池快放完时，一般电池电压达到2.5V左右（不同厂家电压会有一定差异），也需切断放电通路，防止电池过放。
　　3)过温保护
　　当电池由于过大电流充放电或异常时，电池温度会急剧升高，一般电池温度达到60~65°左右，一定要切断充放电回路，确保系统安全。
5 ]. z$ {5 J( j0 j/ c5 `　　电池温度过高对电池的使用寿命也会有较大影响，如果电池长时间工作在高温环境，如45°以上，会严重缩短电池的使用寿命。
　　很多无线充电的接收端是紧贴电池的，有些厂家的接收端设计的不合理，效率低，发热严重，同时也会严重影响电池的寿命，做无线充电的朋友一定要注意这一块。
5 W4 Y$ C. f, Q. C/ z" x! a　　另外有些保护系统还会对充电电流和放电电流做保护，防止系统过流或短路。
' `' ~; f8 m7 b6 ?  x& n　　手机电池都带有保护系统的，如果电池充满，电池保护系统会自动关断，切断充电回路，不用担心电池爆炸的危险。
　　（三）电池充电
; j# W9 `3 M# b8 @. M+ n8 @- r% N　　分析电池一定要分析电池的充电，同时结合无线充电分析。锂电池由于其本身的特性，充电也是有要求的，如果电池严重过放，电压很低的话，只能以小电流给电池充电，慢慢激活电池，否则对电池伤害会很大。
　　另外大电流、高倍率给电池充电或放电都对电池有伤害，会影响电池的使用寿命。
　　业内一般对电池的充电过程分为三段：涓流、恒流、恒压。
: m) @: R2 E* f　　电池电压过低时采用先涓流充电，当电池电压充到正常电压后再恒流快速充电，当电池快充满时又转为小电流恒压充电给电池慢慢补充电量。
　　举个例子：
　　经常发生的事，很多朋友有时想简单对比两个无线充电器的充电速度，一般是两个手机一个电量少（假如50%）左右，一个电量多（假如90%），放在上面同时充10分钟再看结果，一个充了5%左右，一个只充了1%左右，问我差异怎么这么大，我只能说你这个对比的差异也太大了。
0 X5 M* g4 S. \3 n2 F! \　　另外什么情况是充满了，通过电池电压判断是不太准确的，业内有一个标准，一般认为恒压充电时充电电流为恒流充电的0.1倍左右就认为充满了。
, i( u4 |& h  x: _4 W; G　　锂电池的充电电流与电压的曲线图如下：
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　　对电池来说，充电快慢主要是由恒流充电阶段的充电电流决定的，与你采用的是有线充电还是无线充电没有直接关系。无论是有线充电还是无线充电，只要充电器提供的充电电流大，充电速度就快。
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