锂离子电池充电的机理是通过电化学反应实现的,具体过程为正极材料的锂离子将电子送至负极材料上,负极材料将电子储存。在放电时,反之。在充电情况下,当锂离子从正极材料向负极材料移动时,它们会逐渐在负极材料上嵌入,并且锂离子的数量也相应增加。锂离子的嵌入可以通过恒压充电或恒流充电实现。
恒压充电在电池电量较低时很有效,但在电量接近满时,充电速度会减慢并且会生成过电压,这会损坏电池并缩短电池寿命。在最后阶段,电池必须停止充电以防止过冲。缺点是电池的化学反应并不能停止,这意味着电池仍然会产生热量,导致过度加热和电池失火的风险。
尤其是低温环境下充电,由于化学反应迟缓,如果误用过高电压充电或过度充电,就容易发生过充、充时间长等安全风险。
相比之下,恒流充电一般会在电池电量较低时使用,可以提供更快的充电和更多的电力。在这种情况下,充电器会获得一个指定的充电电流,该电流会随着电池电压的增加而逐渐减少。这种充电方式避免了恒压充电的过电压问题,可以有效延长电池寿命。
在实践中,恒流恒压充电技术被广泛应用于电动汽车、蓄电池、无人机等多个领域。由于锂离子电池的充电/放电装置主要采用恒流恒压控制方式,设计使得各种限制条件满足,从而实现最大充电容量与充电速度的匹配,最大限度地发挥锂电池的能量特性,这是目前实际使用中最科学和安全的充电方法。