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6F22/9V锂电池充电研究

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发表于 2017-11-5 22:44:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 ztzp 于 2017-11-5 23:01 编辑

一、电池概况
在淘宝60元包邮买了四只9V锂电池,主要用于数字万用表及其它仪器。
IMG_20171018_202042_HDR.jpg

电池的主要性能指标如下:
品名:9V可充锂电池
替代型号:6F22      
通用电压: 9V/8.4V/7.4V                                    
放电电流:1000mA(MAX)
充电电压:8.4V
充电电流:小于500mA(与卖家交流,用200mA充电)
电池类型: Li-ion                                            
颜   色: 黑色
额定容量: 600mAh   
外形尺寸:48.5mm*26.5mm*17.5mm
保  修:6个月            
包装:独立纸盒 静电袋
适用范围:万用表、麦克风话筒、电吉他、玩具车等等。
电池内有保护芯片:
电池性能.jpg

其实该电池是由两块4.2V的电池串联而成的,额定电压是8.4V。由于数字万用表7106芯片工作电压大于7V,所以8.4V的电压对于万用电表来说是能正常工作的。

二、充电器制作
针对我买的这款锂电池来说,它的充电模式应该是先恒流充电(200mA~350mA,别超过500mA),快充满时转成恒压(8.4V)充电,这时的充电电流逐渐降低,直到电池电压达到8.4V为止。
采用“电子负载”曾经用过的恒流源电路,做成了一个200mA的恒流源给该电池充电,一般充电时间为3小时,由于电池有过充等保护措施,所以充电过度也不会有任何问题。
电路原理图是一个典型的场效应管恒流源电路,原理勿需概述。场效应管VN66AF是从一个坏了的电动车充电器上拆下来的,其参数为:60V/1.83A/15W。
电路图.jpg

用面包板搭电路测试无问题,当用200mA充电时,电池两端电压渐渐上升,当充电到8.6V以上时,充电电流突然为0,这可能就是电池内部的芯片起保护作用了,这时测量R7两端的电压为0,这个特点可以利用来作为恒流到恒压的切换。
IMG_20171018_234351_HDR.jpg

IMG_20171018_234408_HDR.jpg

IMG_20171018_234416_HDR.jpg

从上面的测试来看,只完成了恒流充电的任务,而转换成恒压充电还要增加一部分电路,为了避免麻烦,我又在网上找了一款大家公认很好并且简单的充电电路。经仿真测试已达到上述充电的要求。
充电开始的仿真:
开始充电.jpg

充电快结束的仿真:
快充滿.jpg

该电路恒流充电时的电流I与R1的关系如下:
公式1.jpg

当I=200mA时:R1取6.15Ω,P=0.25W;
当I=300mA时:R1取4.10Ω,P=0.37W;
当I=350mA时:R1取3.51Ω,P=0.43W。
由于充电电流I不能大于500mA,所以R1的值由①式计算结果不能小于2.46Ω。
因此,如果充电电流控制在200mA~350mA之间时,则R1就可在3.51Ω~6.15Ω之间取值。也可以用一个开关来切换这两个电阻,从而达到“快充”与“慢充”的目的。
由于电阻只能取系列值,也不想通过串、并联得到合适的电阻,所以充电快慢就分成200mA与350mA这两档,则:
R1=6.2Ω,I=198mA;
R1=3.6Ω,I=342mA
RV1与R4的串联电阻决定了最终的充电电压,在这里是8.4V。断开SW1,调整RV1使R1右边的电压值为8.4V即可,这时可以用一个固定电阻代替RV1与R4的这个串联电阻,也可以直接用一个精密多圈电位器代替RV1。
经实测,电池的过压保护电压为8.6V左右,所以我将充电电压也调整到8.6V,也就是说,充电到8.6V停止。

元件管脚分布:
表格1.jpg
                  
用面包板搭电路实验:
IMG_20171024_111616_HDR.jpg

洞洞板布线图:
布线图.jpg

制作过程:
组装01.jpg

组装02.jpg

组装03.jpg

组装05.jpg

组装06.jpg

组装07.jpg

组装09.jpg

组装10.jpg

组装11.jpg

组装12.jpg

组装13.jpg

三、测试:
测试01.jpg

测试02.jpg

测试03.jpg

测试04.jpg

四、放电试验:
8.4V锂电池的安全截止电压为6V,以300mA恒流放电,对于600mAH的电池来说,理论应该放电2小时。
放电试验.jpg

现将充满电的电池接到电子负载上进行放电,测试参数如下:
表格2.jpg

当放电到6.4V左右就快速地下滑到6.2V并直接到0V,我想这是电池内部的芯片起保护作用了。
放电时间约为:21:46-20:18=1.47小时,则电池容量:
公式2.jpg

与电池额定容量600mAH相差近26.67%。
当电池搁置一段时间后电压又恢复到7点几伏,这时又可以放电一会。所以我上面的方法只所以得出电池的容量只有440mAH,一是放电电流太大,二是并没有放完。如果用几十毫安的电流来放电的话,应该有600mAH的。
由于手中没有测量电池容量的仪器,也就没再进一步测试电池的容量。

评分

1

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发表于 2017-11-6 09:16:02 | 显示全部楼层
佩服,两节串的是有升压电路吗
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 楼主| 发表于 2017-11-6 11:08:28 | 显示全部楼层
夜游虾 发表于 2017-11-6 09:16
佩服,两节串的是有升压电路吗

两块4.2V的电池串联,共8.4V,没有升压电路。
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发表于 2017-11-6 11:29:21 | 显示全部楼层
大师级别!理论杂实!
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发表于 2017-11-6 17:58:52 | 显示全部楼层
我原来买过充电9v,不知道是升压的还是锂电改的。
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发表于 2017-11-6 19:19:01 | 显示全部楼层
本帖最后由 sandan 于 2017-11-6 19:49 编辑

这个能有440 非常不错了

有人拆开看了里面是二节370的

应该算好的,这种电池都虚高
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发表于 2017-11-6 20:32:01 | 显示全部楼层
非常不错,点赞。
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 楼主| 发表于 2017-11-6 21:04:43 | 显示全部楼层
sandan 发表于 2017-11-6 19:19
这个能有440 非常不错了

有人拆开看了里面是二节370的

哦,原来是这样。
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发表于 2017-11-7 09:44:37 | 显示全部楼层
这种容量都虚标的,里面最多400左右,我淘宝买了两块802535,就是25*35,厚8mm,标称容量750,根据体积估算容量应该差不多的,正好接上9V的头,胶带包好放万用表里用,估计用个2年没问题。
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 楼主| 发表于 2017-11-7 10:24:47 | 显示全部楼层
elchino 发表于 2017-11-7 09:44
这种容量都虚标的,里面最多400左右,我淘宝买了两块802535,就是25*35,厚8mm,标称容量750,根据体积估算 ...

谢谢指导,你为什么不买802540的呢,那个容量要大一点。
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发表于 2017-11-7 10:48:06 | 显示全部楼层
小提示:这种电池标称电压 7.4V,充满也才 8.4V,电压太低,有一种 6F22 尺寸的磷酸铁锂电池,内部是 3 节磷酸铁锂电池串联,标称电压 9.6V,充满电压接近 10.2V,楼主不试试么

TB26cPVacCO_eBjSZFzXXaRiVXa_!!110037068.jpg
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 楼主| 发表于 2017-11-7 20:47:27 | 显示全部楼层
由于已经买了4节电池,够用很多年了,有需要时再买,谢谢提醒。
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发表于 2017-11-7 21:21:48 | 显示全部楼层
串联的锂电最好用平衡充电器吧,就两个可以弄个简单的
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发表于 2017-11-8 00:07:32 | 显示全部楼层
楼主用的色环电阻很有个性,看上去不错
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 楼主| 发表于 2017-11-8 00:58:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 ztzp 于 2017-11-8 00:59 编辑
puff 发表于 2017-11-8 00:07
楼主用的色环电阻很有个性,看上去不错


其实不好,号称金属膜电阻,精度到是高,1%,但是温漂很大,比板上白色的那种温漂都大。引脚也很细,才9分钱一只。
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