無線充電設計必知：通透了解鋰電池技術

　　無線充電存在的意義是為了給電池充電，如果對電池不懂，就不要談充電，更不要談無線充電，想了解無線充電，先了解電池，這里說的電池主要是指鋰電池。這里只介紹電池的基礎知識，適合無線充電行業(yè)的所有從業(yè)人員。

　　太多的人對電池等的認識是有誤區(qū)的：

　　誤區(qū)一：電池是否需要激活，新電池是否需要反復充放3次，每次充12小時。

　　誤區(qū)二：電池盡量少充電，少使用壽命才長。

　　誤區(qū)三：電池充電充太久了會爆炸，充滿了就要拔掉電源。

　　誤區(qū)四：充電越快，電池越好。

　　誤區(qū)五：充電器充電電流越大，充電越快。

　　誤區(qū)六：無線充電沒有有線充電快。

　　我們先不討論這些誤區(qū)的原因在哪里，下面我們一起分析一下鋰電池的特性后自然都清楚了具體原因。

　　全文分三大塊介紹：電池基礎、電池保護、電池充電。

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　　鋰電池的組成

　　我們平時見的手機電池都是鋰電池，行業(yè)較電池PACK，鋰電池PACK主要由兩大塊構成：電芯和保護板。電芯主要由五塊構成：正極材料、負極材料、電解液、隔膜和外殼。保護板主要由保護芯片、MOS管、電阻電容和PCB板構成。

　　鋰電池的分類

　　鋰電池按照形狀分為圓柱型電池和方形電池。圓柱型如一些移動電源和電動工具用的18650電池，方形電池如手機電池。

　　按電解液分為鋰離子電池和聚合物電池。鋰離子電池電解液是液態(tài)的，外殼是一般是硬的，一般為鋁殼或鋼殼，如三星的傳統(tǒng)機器都是鋰離子電池。聚合物電池電解液為固態(tài)，如蘋果手機的電池。

　　鋰電池的常用術語

　　1)電池容量

　　電池的容量又叫電池的電量，單位為Ah（安時）或mAh（毫安時）。容量為1Ah的電池理想情況，在充滿電的情況下用1A的電流持續(xù)放電可以放1個小時。

　　2)充/放電倍率

　　充/放電倍率表示以多大電流充/放電，一般以電池的標稱容量的倍數(shù)來計算，一般稱為“多少C”。2500mAh的鋰電池，如果放電倍率為1C是指放電電流為2500mA，充電電流為0.2C是指充電電流為500mA。

　　3)標稱電壓

　　鋰電池的標稱電壓又稱為額定電壓，普通手機電池的標稱電壓一般為3.7V，電池充滿時的電壓一般為4.2V左右，電池剛放完時的電壓一般為2.5V左右。

　　4)標稱功率/標稱能量

　　根據(jù)物理教材，P=U*I，W=U*I*t，功率的單位為W（瓦），能量的單位為Wh（瓦時）。容量為1500mAh的電池，標稱電壓為3.7V，標稱功率為5.55W，標稱能量為5.55Wh。

　　5)內(nèi)阻

　　電池可以等效為一個電壓源，帶有一定的內(nèi)阻的電壓源。對電池來說，內(nèi)阻越小越好，內(nèi)阻越小也越貴。

　　電池的內(nèi)阻的單位為Ω（歐姆）或mΩ（毫歐）。電池內(nèi)阻主要受電池的材料和制造工藝的影響。

　　6)循環(huán)壽命

　　電池的循環(huán)壽命一般指充滿和放光一次的循環(huán)，電池到了循環(huán)壽命后，電池老化很厲害，電池的容量將下降很多，循環(huán)壽命也是衡量電池的重要指標。

　　IEC標準規(guī)定電池的循環(huán)壽命為500次后保持為初始容量的60%，國標規(guī)定循環(huán)300次后容量應保持為初始容量的70%。

　　7)剩余電量（SoC）

　　電池的剩余容量指電池當前的電量與總的可用電量的百分比，0%~100%，反映還有多少電量的情況。（SoC ： State of Charge）。

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　　鋰電池為什么需要保護？

　　鋰電池由于其化學活性，結(jié)構等原因需要有保護系統(tǒng)，如果沒有保護系統(tǒng)，可能對電池的使用壽命影響很大，嚴重的情況可能存在爆炸或燃燒的危險。沒有帶保護板的鋰電池是禁止使用的。

　　鋰電池要避免深充深放，這樣會嚴重影響電池壽命，如果經(jīng)常給電池補充電對電池的壽命有幫助。很多人要用到手機自動關機才開始給手機充電，這是嚴重不好的習慣，一個是電量低的時候RF發(fā)射功率大，輻射厲害，同時影響電池的使用壽命。

　　經(jīng)常使用無線充電的朋友，由于不撥打電話的時候，手機放在無線充電器上，無線充電器會及時的給手機補充電量，對電池的壽命很有幫助。

　　因此電池最好的狀態(tài)是不要充太滿也不要放過量。

　　鋰電池保護系統(tǒng)如下圖：

　　鋰電池由于其特殊原因，需要至少以下保護措施：

　　1)過充保護

　　當電池快充滿時，一般電池電壓達到4.2V左右，需切斷充電通路，防止電池過充。

　　2)過放保護

　　當電池快放完時，一般電池電壓達到2.5V左右（不同廠家電壓會有一定差異），也需切斷放電通路，防止電池過放。

　　3)過溫保護

　　當電池由于過大電流充放電或異常時，電池溫度會急劇升高，一般電池溫度達到60~65°左右，一定要切斷充放電回路，確保系統(tǒng)安全。

　　電池溫度過高對電池的使用壽命也會有較大影響，如果電池長時間工作在高溫環(huán)境，如45°以上，會嚴重縮短電池的使用壽命。

　　很多無線充電的接收端是緊貼電池的，有些廠家的接收端設計的不合理，效率低，發(fā)熱嚴重，同時也會嚴重影響電池的壽命，做無線充電的朋友一定要注意這一塊。

　　另外有些保護系統(tǒng)還會對充電電流和放電電流做保護，防止系統(tǒng)過流或短路。

　　手機電池都帶有保護系統(tǒng)的，如果電池充滿，電池保護系統(tǒng)會自動關斷，切斷充電回路，不用擔心電池爆炸的危險。

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　　分析電池一定要分析電池的充電，同時結(jié)合無線充電分析。鋰電池由于其本身的特性，充電也是有要求的，如果電池嚴重過放，電壓很低的話，只能以小電流給電池充電，慢慢激活電池，否則對電池傷害會很大。

　　另外大電流、高倍率給電池充電或放電都對電池有傷害，會影響電池的使用壽命。

　　業(yè)內(nèi)一般對電池的充電過程分為三段：涓流、恒流、恒壓。

　　電池電壓過低時采用先涓流充電，當電池電壓充到正常電壓后再恒流快速充電，當電池快充滿時又轉(zhuǎn)為小電流恒壓充電給電池慢慢補充電量。

　　舉個例子：

　　經(jīng)常發(fā)生的事，很多朋友有時想簡單對比兩個無線充電器的充電速度，一般是兩個手機一個電量少（假如50%）左右，一個電量多（假如90%），放在上面同時充10分鐘再看結(jié)果，一個充了5%左右，一個只充了1%左右，問我差異怎么這么大，我只能說你這個對比的差異也太大了。

　　另外什么情況是充滿了，通過電池電壓判斷是不太準確的，業(yè)內(nèi)有一個標準，一般認為恒壓充電時充電電流為恒流充電的0.1倍左右就認為充滿了。

　　鋰電池的充電電流與電壓的曲線圖如下：

　　對電池來說，充電快慢主要是由恒流充電階段的充電電流決定的，與你采用的是有線充電還是無線充電沒有直接關系。無論是有線充電還是無線充電，只要充電器提供的充電電流大，充電速度就快。