中心議題：

• 新型多串鋰電池充電解決方案
• 充電4大問題討論

解決方案：

• 新型多串鋰離子電池充電芯OZ8981解決方案

鋰離子電池以高能量密度、體積小
、重量輕等優勢
，在手機、筆記本電腦市場，它已經完全取代其他電池
，擁有100%的占有率；目前
，鋰離子電池正迅速延伸入 電動工具
、電動自行車、及其他的應用中
，它廣闊的市場前景也越來越得到業界的認同。然而與鎳氫、鎳鎘、鉛酸電池相比，要更快地推動鋰離子電池的應用和發 zhan，womenjiubixubuduantigaotadeanquanxingheshiyongshouming。benwenjiangcongchongdianqijiaodu，taolunyizhongxinxingdechongdianjiejuefanganyitigaolilizidianchideanquanxing，yanchangdianchishiyongshouming，tongshijiangdichong 電器的成本。

在使用電池的過程中，我們常會聽到電池業者這樣的一句話：“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，（1）充電過溫
，在70℃左右：電解質界麵(SEI)模開始分解並發熱；120℃左右：電 解質、正極開始熱分解，造成析氣並使溫度迅速上升；在到260℃左右：電池爆炸。（2）充電過壓，以過壓5.5V來看，鋰金屬析出，溶劑被氧化，溫度上 升

，產生惡性循環，電池著火
、爆炸。可見惡劣的充電方法會對電池特性產生嚴重的影響。

因此
，關於如何充電，我們共同來探討下麵的幾個重要的問題：

（1）為什麼需要預充功能
？
電池工作電壓從2.5V(碳負極電池:3V)(電量:0%)到4.2V(電量:100%)。當電壓小於2.5V時，放電終止。同時內部保護電路的電流損耗 也降為最低(放電回路關閉)。當然,實際應用中，由於不同的內部材質以及更好的保護電池
，放電終止電壓可在2.5V~3.0V範圍。當電壓超過4.2V 時，充電回路終止，以保護電池安全；而當單體電池工作電壓降到3.0V以下，我們即可認為過放電狀態，放電回路終止，以保護電池安全。電池不用時
，應將電 池充電到保有20%的電量
，再進行防潮保存
；

由(you)於(yu)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)能(neng)量(liang)比(bi)
，因(yin)此(ci)在(zai)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)中(zhong)要(yao)嚴(yan)格(ge)避(bi)免(mian)過(guo)充(chong)過(guo)放(fang)的(de)現(xian)象(xiang)。過(guo)放(fang)會(hui)導(dao)致(zhi)活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)的(de)恢(hui)複(fu)困(kun)難(nan)，此(ci)時(shi)如(ru)果(guo)直(zhi)接(jie)進(jin)入(ru)快(kuai)速(su)衝(chong)電(dian)模(mo)式(shi)(大電流)
， 會對電池產生損害
，影響使用壽命，並可能因此帶來隱形危險。先以小電流(C/10)充到2.5V或3.0V
，再轉換成快充是必要的
；

雖sui然ran目mu前qian鋰li離li子zi電dian池chi在zai應ying用yong中zhong都dou帶dai有you保bao護hu板ban
，在zai正zheng常chang的de情qing況kuang下xia，發fa生sheng過guo放fang的de幾ji率lv會hui很hen小xiao，但dan不bu加jia預yu充chong功gong能neng

，在zai以yi下xia的de情qing況kuang還hai是shi可ke能neng帶dai來lai過guo放fang的de隱yin患huan：

保護板失效；

長時間放置(5%~10%/月)的自放電率；

因此小電流預充功能可有效解決過放電池的充電問題。

（2）充電電流是否越大越好
？
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的恒流值進行充電。

下麵是一個4.2V/900mAH LiCoO2電芯的不同電流充電與電池容量的關係曲線(參圖一)
，我們可以看出大約500個充放周期後，小電流充電的電池容量明顯大於大電流充電的電池容量。

（3）恒壓充電時的電壓精度要求

？
作(zuo)為(wei)高(gao)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)的(de)電(dian)池(chi)，過(guo)充(chong)對(dui)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)有(you)著(zhe)很(hen)大(da)的(de)危(wei)害(hai)，有(you)可(ke)能(neng)會(hui)膨(peng)脹(zhang)和(he)漏(lou)液(ye)，往(wang)往(wang)也(ye)會(hui)發(fa)生(sheng)爆(bao)炸(zha)
，而(er)且(qie)過(guo)充(chong)電(dian)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)電(dian)池(chi)裏(li)麵(mian)的(de)電(dian)解(jie)物(wu)質(zhi)加(jia)快(kuai)的(de)反(fan)應(ying)而(er)造(zao)成(cheng)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)減(jian)短(duan)
，因(yin)此(ci)準(zhun)確(que)的(de)恒(heng)壓(ya)充(chong)電(dian)值(zhi)對(dui)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)有(you)著(zhe)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。

為了更充分的充飽電
，要保證恒壓值和終止電壓值的精度在1%之內。以鈷酸鋰離子電池為例，最好盡可能接近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，穩定LiCoO2的層狀結構，使它的包覆不發生相變，提高循環性能，並保持高容量
，參圖二。

由圖三可看出，即使輕微的過壓也會帶來兩個現象的改變：（a）電池初始容量增加；（b）電池循環壽命降低。

在多節鋰離子電池串聯的情況下, 為保證獲到最大的電池容量和壽命, 有時1%的精度也不能滿足應用的要求, 因此有時甚至要求精度達到0.5%以內。 所以說, 充電電壓的精度控製是鋰離子電池充電器的一個關鍵。

目mu前qian對dui鋰li電dian池chi充chong電dian電dian壓ya有you這zhe樣yang一yi個ge誤wu解jie，認ren為wei有you了le電dian池chi保bao護hu板ban，在zai電dian壓ya精jing度du上shang不bu必bi關guan心xin
，這zhe是shi不bu可ke取qu的de。因yin為wei電dian池chi保bao護hu板ban是shi用yong於yu對dui可ke能neng的de意yi外wai事shi故gu進jin行xing及ji時shi的de保bao護hu
， 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，保護板的過壓保護參數是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,電池容量也會很快衰減的。[page]

（4）為什麼需要充電定時器？
曾(zeng)有(you)一(yi)充(chong)電(dian)器(qi)廠(chang)家(jia)跟(gen)我(wo)講(jiang)，他(ta)們(men)以(yi)前(qian)常(chang)碰(peng)到(dao)過(guo)來(lai)退(tui)貨(huo)的(de)充(chong)電(dian)器(qi)用(yong)戶(hu)說(shuo)充(chong)電(dian)器(qi)壞(huai)了(le)，原(yuan)因(yin)是(shi)電(dian)池(chi)充(chong)了(le)一(yi)天(tian)，電(dian)池(chi)都(dou)充(chong)不(bu)飽(bao)，充(chong)電(dian)器(qi)不(bu)轉(zhuan)燈(deng)
，一(yi)直(zhi)是(shi)紅(hong)燈(deng)。可(ke)廠(chang)家(jia)對(dui)充(chong)電(dian) 器(qi)實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)時(shi)，又(you)發(fa)現(xian)它(ta)是(shi)正(zheng)常(chang)的(de)
，符(fu)合(he)出(chu)廠(chang)要(yao)求(qiu)。這(zhe)是(shi)什(shen)麼(me)問(wen)題(ti)呢(ne)
？這(zhe)主(zhu)要(yao)是(shi)因(yin)為(wei)這(zhe)充(chong)電(dian)器(qi)沒(mei)考(kao)慮(lv)到(dao)電(dian)池(chi)的(de)老(lao)化(hua)後(hou)自(zi)放(fang)電(dian)變(bian)大(da)。如(ru)果(guo)截(jie)止(zhi)充(chong)電(dian)的(de)電(dian)流(liu)設(she)置(zhi)過(guo)小(xiao)，將(jiang) 使得老化的電池一直達不到充電完成的設置點
，從而使得用戶產生誤判

，認為充電器已壞。

充電定時器的作用就是防止已損害的或過多循環的鋰電池，在充電的截止段
，由於自放電過大，使電池難以進入EOC的狀態(高於判斷電流)
，一方麵給用戶帶來電池充不飽的誤判，另一方麵也可能由於過長時間的充電，帶來電池過熱膨脹，甚至危險。

針對這些因素考量，凹凸科技(O2Micro)推出的新型多串鋰離子電池充電芯OZ8981已是一各完善的解決方案。OZ8981是一個專用的充電管理集 成(cheng)芯(xin)片(pian)，它(ta)帶(dai)精(jing)確(que)電(dian)壓(ya)，電(dian)流(liu)輸(shu)出(chu)和(he)多(duo)重(zhong)保(bao)護(hu)，並(bing)提(ti)供(gong)六(liu)階(jie)段(duan)充(chong)電(dian)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)，係(xi)統(tong)設(she)計(ji)方(fang)便(bian)且(qie)成(cheng)本(ben)低(di)。它(ta)主(zhu)要(yao)針(zhen)對(dui)用(yong)於(yu)輕(qing)型(xing)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)，電(dian)動(dong)自(zi)行(xing)車(che)和(he)電(dian)動(dong)工(gong)具(ju)上(shang)多(duo)節(jie) 鋰離子電池包。

OZ8981具體包括了如下功能:
·單芯片集成充電控製器
·高效的誤差放大器輸出
·支持0V脈衝充電、預充電、恒流充電

、恒壓充電
、截止充電、自動再充電六階段智能充電控製
·支持對預充電的啟動電壓、恒流充電值、恒壓充電值及截止充電電流值進行靈活設置
·高精準充電電壓(<1%)和電流(<5%)輸出；通過外部電阻調整，電壓輸出精度可<0.5%
·支持雙充電定時器保護--預充電定時, 恒壓充電定時（最大: 5小時, 或不使用)
·支持雙溫度保護--芯片內部溫度保護(115℃), 外部過高溫保護(默認：44℃)和過低溫保護(默認：2℃)，外部溫度保護點可外部靈活設置
·支持充電過壓保護, 過流保護
，短路保護
·支持電池自動接入檢測
·支持充電狀態的直接LED顯示
·高性價比, 高可靠性
·通用封裝：SOP16

OZ8981鋰離子電池充電曲線圖：

通過與前端PWM芯片的結合，OZ8981將幫用戶快速的實現安全高效且低成本的鋰離子電池充電器設計。