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【Maker電子學】可充電式鋰電池的充電與管理

   
作者:Bird

上次我們談了可充電式鋰離子電池的特性與安全性,但如果要將它用在你的 Maker 專案中,除了利用它提供的能量外,當它沒電時你還得想辦法餵飽它,因此這次我們就來談談可充電式鋰離子電池的電源管理。

充電其實不難

要對電池充電其實不難。電池本身就是利用各種電化學反應讓正極有著比負極高的電動勢,或者說電壓,因此當正負極之間形成迴路時,電流就會由電壓較高的正極流向電壓較低的負極。我們想對電池充電時,只要在正極上面加上比它高的電壓(當然,是相對於負極來説),由於電流會由電壓高的地方往電壓低的地方流動,此時電流就會流入電池内部,進而逆轉電池内部的電化學反應。這就是充電。

但不是所有的電池的電化學反應都能完全利用這個方式逆轉,我們之前提過很多的一次性電池,如果你用這樣的方法迫使電流流入電池内部,它可能會產生不在原來電池設計中的化學反應,比如像產生額外的氣體、發熱等,因此唯有反應可藉由電流流入而逆轉的電池,才夠資格成爲二次電池,也才能充電。

由於需要比電池端電壓更高的電壓才能迫使電流流入電池内部,要對一個電池充電的第一條規則就是:要有個比待充電電池更高的電壓

至於應該要比電池的電壓高出多少?這就是學問了。

充電電流

當一個迴路中有電壓差時,流過的電流怎麽決定呢?歐姆定律告訴我們,電流由壓差和電路的等效電阻決定:

V = I * R

I = V / R

電池充電的電路看起來像這樣:

(圖片來源:Bird 提供)

這裡面好像看不到電阻?如果沒有電阻的話,電流似乎會失控?

事實上除非是超導體,否則任何導體都會有電阻,而更重要的是電池本身也會有内部電阻,所以電池的充電電路看起來應該像是這樣的:

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Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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3 Comments

  1. 我直接拿電源供應器去衝鋰電池ㄟXDD
    我的電源供應器可以設定CC或是CV模式XDD

    Post a Reply
  2. 您好,看了這文章讓不是理組的我獲益很多,阻止了我用type C 的5V直接去充18650。

    想要跟您請教,我找到有type c 接頭的充電保護板。最大電壓為4.2V。因為以下鋰鐵電池的文章中提到有3.6V可以加0.7V的容許值,所以我想把這個保護板用在鋰鐵電池上。不知是否會造成危險?

    https://goods.ruten.com.tw/item/show?21534452084378

    https://www.eettaiwan.com/news/article/20181114TA31-How-to-Charge-Lithium-Iron-Phosphate-Rechargeable-Batteries

    Post a Reply
    • Liang Bird

      雖然鋰鐵電池可以容許 3.5V + 0.7V 的最大充電端電壓,但是這樣使用時已經沒有任何餘裕可以容忍零件的偏差,因此仍然很容易造成電池的損壞。不建議這樣使用。

      Post a Reply

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