充电几分钟通话几小时 “快速充电” 技术介绍
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仝亚峰 楼主
电池的发展史由1836年丹尼尔电池的诞生到1859年铅酸电池的发明,至1883年发明了氧化银电池,1888年实 现了电池的商品化,1899年发明了镍-镉电池,1901年发明了镍-铁电池,进入20世纪后,电池理论和技术处于一度停滞时期。
2017年09月16日 09点09分 1
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仝亚峰 楼主
一、电池的发展历史
  电池的发展史由1836年丹尼尔电池的诞生到1859年铅酸电池的发明,至1883年发明了氧化银电池,1888年实 现了电池的商品化,1899年发明了镍-镉电池,1901年发明了镍-铁电池,进入20世纪后,电池理论和技术处于一度停滞时期。但在第二次世界大战之后,电池技术又进入快速发展时期。首先是为了适应重负荷用途的需要,发展了碱性锌锰电池,1951年实现了镍-镉电池的密封化。1958年Harris提出了采用有机电解液作为锂一次电池的电解质,20世纪70年代初期便实现了军用和民用。随后基于环保考虑,研究重点转向蓄电池。镍-镉电池在20世纪初实现商品化以后,在20世纪80年代得到迅速发展。随着人们环保意识的日益增加,铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制,因此需要寻找新的可代替传统铅酸电池和镍-镉电池的可充电电池。锂离子电池自然成为有力的候选者之一。1990年前后发明了锂离子电池。1991年锂离子电池实现商品化。1995年发明了聚合物锂离子电池,(采用凝胶聚合物电解质为隔膜和电解质)1999年开始商品化 。
  
  
2017年09月16日 09点09分 2
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仝亚峰 楼主
 二、锂离子电池的优缺点
  1. 优点
  a. 高能量密度
  锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半,体积是镍镉的20-30%,镍氢的35-50%。
  b. 高电压
  一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值),相当于三个串联的镍镉或镍氢电池循环寿命高。
  c. 循环寿命高
  在正常条件下,锂离子电池的充放电周期可超过500次,磷酸亚铁锂(以下称磷铁)则可以达到2000次。
  d. 无记忆效应
  记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中,电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。
  e. 高低温适应性强
  可以在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用。
  2. 缺点
  a. 锂原电池均存在安全性差,有发生爆炸的危险高电压。
  b. 钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电,价格昂贵,安全性较差。
  c. 锂离子电池均需保护线路,防止电池被过充过放电。
  d. 生产要求条件高,成本高。
  e. 使用条件有限制,高低温使用危险大。
2017年09月16日 09点09分 3
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仝亚峰 楼主
三、锂电池的充电原理
  锂离子电池的充电过程可以分为三个阶段:涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电。
  锂电池的充电方式是限压恒流,都是由IC芯片控制的,典型的充电方式是:先检测待充电电池的电压,如果电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,电压升到3V后,进入标准充电过程。标准充电过程为:
  以设定电流进行恒流充电,电池电压升到4.20V时,改为恒压充电,保持充电电压为 4.20V。此时,充电电流逐渐下 降,当电流下降至设定充电电流的1/10时,充电结束。
  下图为充电曲线:
  
  
  
2017年09月16日 09点09分 4
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仝亚峰 楼主
四、锂电池的快速充电技术
  BC1.2规范颁布之前
  在2007年第一个电池充电规范颁布之前,尝试为电池充电本质上是一种冒险——结果非常难以预测。当2000年出现USB 2.0时,外设默认吸收100mA电流,除非明确协商将电流增大至最高500mA。如果总线上经过一段延迟后,没有数据活动,总线将进入“挂起”模式,将允许吸收电流限制到2.5mA。如果便携设备的电池完全耗尽,尝试利用标准端口进行充电时,则只能可靠吸收2.5mA电流!
  实际上,许多电子设备制造商并不严格遵守USB 2.0规范,在其提供的USB端口中不采用这些电流限值。有些大多数)USB端口无论枚举还是持续活动都允许100mA电流;有些端口甚至提供500mA电流,而不考虑必要的功率协商。有些便携设备的应用要求超过100mA的电流,并错误假设USB端口总是能够提供500mA电流。
  BC1.2规范的推出
  电池充电并不是USB的原始特性,因此,在BC1.2颁布之前,官方并未就为关断设备的电池充电做出任何规定。通过建立清晰的USB端口供电能力沟通方法,BC1.2规范改进了其中许多问题。
  BC1.2规范简要规定了三种不同类型的USB端口和两种关键对象。“充电”端口是可提供500mA以上电流的端口;“下行”端口按照USB 2.0规范传输数据。BC1.2规范也确定了每个端口应如何向终端设备枚举,以及识别应用端口类型的协议。
  三种USB BC1.2端口类型为SDP、DCP和CDP 。
   BC1.2的三种端口
  ● 标准下行端口(SDP)
  这种端口的D+和D-线上具有15kΩ下拉电阻。限流值如上讨论:挂起时为2.5mA,连接时为100mA,连接并配置为较高功率时为500mA。
  ● 专用充电端口(DCP)
  这种端口不支持任何数据传输,但能够提供1.5A以上的电流。端口的D+和D-线之间短路。这种类型的端口支持较高充电能力的墙上充电器和车载充电器,无需枚举。
  ● 充电下行端口(CDP)
  这种端口既支持大电流充电,也支持完全兼容USB 2.0的数据传输。端口具有D+和D-通信所必需的15kΩ下拉电阻,也具有充电器检测阶段切换的内部电路。内部电路允许便携设备将CDP与其它类型端口区分开来。
  
   充电过程剖析
  从物理计算公式上来说,功率(P)=电压(U)x电流(I),在电池电量一定的情况,功率标志着充电速度,我们可以通过下列三种方式来缩短充电时间。
  
  1. 高电压恒定电流模式:
  一般手机的充电过程是,先将220V电压降至5V充电器电压,5V充电器电压再降到4.2V电池电压。整个充电过程中,如果增大电压,产生热能,所以充电时,充电器会发热,手机也会发热。而且这样功耗越大,对电池损害也是越大的。
  2. 低电压高电流模式:
  在电压一定的情况下,增加电流,可以使用并联电路的方式进行分流,恒定电压下,进行并联分流之后每个电路所分担的压力越小,在手机中也进行同样处理的话,这个每条电路所承受的压力也就越小。
  3. 高电压高电流模式:
  这种方式同时增大电流与电压,这样由之前的公式P=UI, 我们可以知道的是,这种方式是增大功率最好的办法,但增大电压的同时会产生更多的热能,这样其中所消耗的能量也是越多,并且电压与电流不是无限制的随意增大。
2017年09月16日 09点09分 5
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