什么是聚合物锂电池？
简单区分一下常见的锂电池：
（图片来源网络，侵删）
- 锂离子电池：使用液态有机电解质，外壳通常是钢壳或铝壳。
- 聚合物锂电池：使用凝胶态或固态聚合物电解质，可以制成铝塑软包。
核心区别在于电解质形态，但这导致了它们在性能和安全特性上的显著不同，聚合物锂电池通常具有更高的能量密度、更好的安全性和更灵活的形状设计。
锂聚合物电池的充电曲线
充电曲线描述的是在恒定电流充电过程中,电池电压随时间（或充电容量）的变化，标准的充电过程通常分为两个阶段：恒流充电 和 恒压充电。
下面是一个典型的充电曲线示意图,并附上详细解释。
充电阶段详解
恒流充电阶段
（图片来源网络，侵删）
- 过程：充电开始时，电池电压较低，充电器以一个恒定的电流（1C，即电池容量为1Ah则充电电流为1A）对电池进行充电。
- 曲线表现：在曲线上，这表现为一段电压快速上升的斜线，随着电量的不断注入，电池内部的化学势能升高，其端电压也随之线性增大。
- 关键点：这个阶段是电池快速“吃饭”的阶段，效率最高，能在最短时间内充入大部分电量（约60%-80%）。
恒压充电阶段
- 触发条件：当电池电压上升到设定的充电截止电压（通常为 4.2V，对于高电压电池可能是4.35V或4.4V）时，充电器从恒流模式切换到恒压模式。
- 过程：充电器保持这个恒定的电压值，而充电电流会逐渐减小。
- 曲线表现：在曲线上，这表现为一段水平的直线，由于电压被“钳制”在4.2V，随着电池越来越满，其内部能接受的电流越来越小，所以充电电流自然下降。
- 关键点：这个阶段是电池“细嚼慢咽”的阶段，目的是为了将电池充至满电状态，同时避免因过大的电流导致电池损坏或发热。
充电终止
- 触发条件：当恒压充电阶段中的电流减小到一个预设的阈值（通常是充电恒定电流的 10% 或 5%）时，充电器认为电池已充满，会自动切断充电回路。
- 曲线表现：充电过程结束，电流降为0。
锂聚合物电池的放电曲线
放电曲线描述的是在恒定电流放电过程中,电池电压随时间（或放电容量）的变化，放电过程相对简单，通常只有一个恒流放电阶段。
下面是一个典型的放电曲线示意图,并附上详细解释。
（图片来源网络，侵删）
放电阶段详解
恒流放电阶段
- 过程：电池对外以一个恒定的电流（0.5C）进行供电。
- 曲线表现：在曲线上，这表现为一段电压缓慢下降的斜线。
- 放电初期（平台区）：电池电压下降非常缓慢，形成一个相对平坦的区域，我们称之为“放电平台”，这个平台电压是衡量电池性能的重要指标，通常在 3.7V ~ 3.8V 左右，在这个区间，电池能稳定地输出大部分能量。
- 放电中期：随着活性物质的消耗，电压开始以较快的速度下降。
- 放电末期：当电压下降到设定的放电截止电压（通常为 3.0V 或 2.8V）时，电池必须停止放电。
- 关键点：
- 放电截止电压：这是一个非常重要的安全参数，电压过低会导致电池过放，造成不可逆的容量损失，甚至损坏电池结构，引发安全问题。
- 放电平台：平台越长、越平坦，说明电池在放电过程中电压越稳定，性能越好。
放电终止
- 触发条件：当电池电压达到放电截止电压时，设备（如BMS或手机主板）会切断放电回路，以防止电池过放。
- 曲线表现：放电过程结束。
影响充放电曲线的关键因素
充放电曲线并不是一成不变的,它会受到多种因素的影响：
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充放电倍率：
- 高倍率（大电流）：充电时，电压上升更快，更容易达到4.2V，导致恒流时间缩短，总充电时间变短，放电时，电压下降更快，放电平台更低，总可用容量会略有减小。
- 低倍率（小电流）：充电/放电过程更平缓，能充入/放出更多的电量，曲线更“饱满”。
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温度：
- 低温（如0°C以下）：电解质活性降低，内阻急剧增大，充电时，电压上升极快，但能充入的电量大幅减少，且容易在负极析出锂枝晶，非常危险，放电时，电压平台降低，可用容量显著下降。
- 高温（如45°C以上）：虽然短期内性能可能更好，但会加速电池副反应，导致容量衰减加快，寿命缩短，并增加安全风险。
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电池老化/健康状态：
- 随着循环次数增加,电池内阻增大，最大可用容量下降。
- 老化电池的充电曲线：恒流时间缩短，更快进入恒压阶段，且充满后电压平台会降低。
- 老化电池的放电曲线：放电平台变短、变低，总放电时间显著缩短。
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截止电压设置：
- 充电截止电压：设置得越高（如4.35V），能充入的容量越多，但会加速电池老化，缩短寿命。
- 放电截止电压：设置得越低（如2.5V），能放出的容量越多，但对电池的损害也越大。
总结与应用
| 特性 | 充电曲线 | 放电曲线 |
|---|---|---|
| 典型形状 | 两段式：先斜线（恒流）后水平（恒压） | 单斜线：有明显的放电平台 |
| 关键电压点 | 充电截止电压 (e.g., 4.2V) | 放电截止电压 (e.g., 3.0V) |
| 关键电流点 | 充电终止电流 (e.g., C/10) | 恒定放电电流 |
| 核心目的 | 安全、快速、无损地将电池充满 | 安全、稳定地输出能量，保护电池 |
实际应用中的意义：
- 电池管理系统：通过实时监测电压和电流，判断电池的SOC（State of Charge，荷电状态）、SOH（State of Health，健康状态），并控制充放电过程在安全范围内。
- 设备设计：电子产品（如无人机、手机）的设计需要根据电池的放电曲线来规划电源管理方案，确保在大部分使用时间内都能获得稳定的电压。
- 用户使用：
- 避免过充过放：遵循设备指示，不要在充满后长时间插电，也不要用到自动关机后才充电。
- 注意散热：大电流充放电时会产生热量，应保持良好通风。
- 避免极端温度：不要在酷暑或严寒下为设备充电或使用。
理解聚合物锂电池的充放电曲线,就是理解了它的“脾气”，这样才能更好地使用和维护它，发挥其最佳性能并确保安全。
