太阳能锂电池充电器设计

1   绪论

1.1 锂离子电池充电器的现状

锂离子电池充电管理芯片的发展反映了当今信息时代锂离子电池的广泛应

用。电子技术的不断发展导致各种电子产品向小型化发展，如手机、数码相机、
笔记本电脑等的推广普及。而电子产品的小型化必须伴随着电源的小型化。金
属锂是所有金属中最轻，氧化还原电位最低，质量能量密度最大的：这都推动
了锂离子电池的发展。另外由于人们环境保护意识的日益增强，对铅、镉等有
毒金属的使用日益受到限制，这也成了锂离子电池发展的推动力之一。

总的来说，锂离子电池具有以下优点：
1、工作电压高。通常单节锂离子电池的电压为 3.7 V。单体电池即可为 3 V

的逻辑电路供电。对于要求较高供电电压的电子设备，电池组所需串联电池数
也可大少。

2、体积小、重量轻、比能量高。通常锂离子电池的比能量可达镍镉电池的

2 倍以上，与同容量镍氢电池相比，体积可减少 30%，重量可降低 50%，有利
于便携式电子设备小型轻量化。

3、寿命长。锂离子电池采用碳负极，在充放电过程中，碳负极不会生成金

属锂，从而可以避免电池因内部金属锂短路而损坏。目前，锂离子电池的寿命
可达 1200 次以上，远远高于各类电池。

4、安全快速充电。锂离子电池与金属锂电池不同，它的负极用特殊的碳电

极代替金属锂电极，因此允许快速充电。采用 1 C 充电速率，可在两小时内充
足电，而且安全性能大大提高。（注：充电率 C 表示充电的速度[1]。若不考虑
充电过程的损耗，充电率可表示为：

C=充电电流(mA)/电池容量(mAh)(1.1)

若电池的容量为 500 mAh，C=1，则充电电流为 500 mA。但实际的充电过

程是一个电化学反应过程，有一定的损耗（如发热），故实际充电电流要比计
算值大 30%左右。2 为缩短充电时间，可采用 1 C、2 C 充电率，一般最大充电
率可达 4 C。）

5、允许温度范围宽。锂离子电池具有优良的高低温放电性能，可在 -

20~+60

℃之间工作。高温放电性能优于其它各类电池。

此外，锂离子电池还具有自放电电流小、无记忆效应和无环境污染等优点

综合性能优于铅酸、镍镉、镍氢和金属锂电池，被称为性能最好的电池[3]。尽
管锂离子电池具有上述诸多优点，但还是存在有如下的缺点。

1、与干电池无互换性。锂离子电池虽然有电压高的好处，但也有很难和干

电池互换的缺点。当蓄电池放完电时，一般的想法是用干电池暂时取代，但由
于这两者电压不同，不能直接代换。

2、无法急速充电。锂离子电池不能像镍镉电池那样，用 15 分钟急速充足