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：
6 y2 {% s; `' R) S3 a　　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。
5 N6 |4 K6 s* f" L. {& k　　误区五：充电器充电电流越大，充电越快。
, O4 m: c! s& e2 l5 w6 w4 o% X1 ?　　误区六：无线充电没有有线充电快。
4 [8 m. \" b3 x　　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。
% Z8 q8 y& f& K2 D6 t) l/ T3 I　　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
1 i% a) {7 g% ~- @+ v　　锂电池的组成
2 L1 x5 H2 N6 C; M6 [4 ~　　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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  K; E0 @0 ]9 M6 v　　锂电池的分类
　　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。
4 @0 r+ g' N, n/ L' O　　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。

　　

1 {: s, n" R. [7 ^. x8 ]9 N" Y　　锂电池的常用术语
　　1)电池容量
( }1 E* O- o6 G& v5 d. m7 ^9 \　　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
: C# B- N" ?1 x( n- @　　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
5 K9 ]4 l+ P2 Q; k+ Q% m- D" p　　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。
1 F# e8 s8 }4 I- ?7 j7 D　　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。
　　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。
% K5 g" m! L4 P5 b& Z! ^) l　　6)循环寿命
7 Y" l  q5 N+ h+ `1 Q' p5 u! [, p! ^" M　　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。
" ?# I+ ^1 u- x　　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%。
　　7)剩余电量（SoC）
　　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）。
　　（二）电池保护
　　锂电池为什么需要保护？
, r. Y, D8 }4 k8 f. p% D　　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。
  p% o; q. P% `& M0 c" f, y　　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。
　　因此电池最好的状态是不要充太满也不要放过量。
* X6 g. Z5 v) i　　锂电池保护系统如下图：
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' D# l& x$ _* y% _. N( m+ v　　锂电池由于其特殊原因，需要至少以下保护措施：
" y) G% X1 B8 M% {　　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。
5 Z5 N2 E- Z9 v+ m2 |& `2 W　　2)过放保护
, `2 ^1 s0 @! y: ^: u　　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
) j* n% _( n; \' w& v/ ^　　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。
* N; p. z9 x0 {7 C. U8 z) O　　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。
　　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。
　　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
　　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。
# a; p( k' \8 p) ~　　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。
　　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。
9 k5 y9 C% s8 A' h4 J4 t2 I　　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。
; o: [' i$ i: ~" o9 k  ]　　锂电池的充电电流与电压的曲线图如下：
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+ x  ~! S7 U- G" h& Y+ |+ z% T　　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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