鋰離子電池自然老化，預期壽命 大約三年。但是，這種生命可以很短—— 不到一年 - 如果電池處理不當。它變成了 電池通常在應用中被濫用 否則，智能調節將顯著延長電池壽命。LTC4099 電池 充電器和電源管理器包含一個 I2C 控制 電池調節器可最大限度地提高電池運行能力 使用壽命，同時優化電池運行時間和充電 速度（見圖 1）。

圖1.LTC4099 與 I2C控制電池調節器

鋰離子電池的潛在老化過程

現代鋰離子電池由石墨制成 負極端物、鈷、錳或磷酸鐵 正極端子和傳輸 鋰離子。

電解質可以是凝膠，聚合物（鋰離子/聚合物 電池）或凝膠和聚合物的混合體。在實踐中， 沒有發現合適的聚合物來運輸鋰 離子在室溫下有效。最“袋裝”鋰離子電池/ 聚合物電池實際上是混合電池，包含 聚合物和凝膠電解質的組合。

充電過程涉及鋰離子移出 負極材料，通過電解液 并進入正極材料。放電是 反向過程。兩個端子要么釋放，要么吸收 鋰離子，取決于電池是否 充電或放電。

鋰離子不與端子結合，而是 進入終端就像水進入海綿一樣;這 過程稱為“插層”。因此，通常情況下 基于電荷的設備，如電解電容器， 由此產生的電荷存儲是兩者的函數 所用材料和材料的物理結構。 在電解電容器的情況下，箔被蝕刻 以增加其表面積。在鋰離子電池的情況下 電池端子必須具有類似海綿的物理 化妝接受鋰離子。

正極材料的選擇（鈷、錳） 或磷酸鐵）決定容量、安全性 和電池的老化特性。特別是鈷 提供卓越的容量和老化特性，但 與其他材料相比，它相對不安全。 金屬鋰易燃，鈷正極 末端在放電過程中容易形成金屬鋰 過程。如果多項安全措施失敗或 失敗后，由此產生的金屬鋰可以推動“通風口 有火焰“事件。

因此，大多數現代鋰離子電池使用錳 或磷酸鐵基正極端子。這 提高安全性的代價是略微降低容量 并增加衰老。

老化是由腐蝕（通常是氧化）引起的 由電解液的正極端子組成。這減少了 電解質在鋰離子傳輸中的有效性和海綿狀鋰離子吸收能力 正極端子。電池老化導致增加 電池串聯電阻（BSR）和容量降低， 由于正極端子逐漸降低 吸收鋰離子。

老化過程從電池的那一刻開始 制造，無法停止。但是，電池 處理在老化速度方面起著重要作用 進展。

影響老化過程的條件

正極的腐蝕是一個化學過程 而這個化學過程有活化能概率 分發函數 （PDF）。活化能可以 來自熱量或端電壓。激活越多 從這兩種來源獲得的能量越大 化學反應速度越快，老化越快。

用于汽車環境的鋰離子電池 必須持續 10 到 15 年。所以，汽車供應商 鋰離子電池不建議為電池充電 3.8V以上。這不允許使用全部容量 電池，但活化能足夠低 PDF 將腐蝕降至最低。磷酸鐵 正極端子的放電曲線較淺，因此 在 3.8V 時保持更大的容量。

電池制造商通常將電池儲存在 15°C （59°F） 和 40% 的充電狀態 （SoC），以最大限度地減少老化。 理想情況下，存儲將以 4% 或 5% 的 SoC 進行，但它 切勿達到 0%，否則電池可能會損壞。 通常，電池組保護IC可防止電池 從達到 0% SoC。但包裝保護不能 防止自放電和包裝保護IC本身 消耗一些電流。雖然鋰離子電池有 自放電比大多數其他二次電池少， 存儲時間有些開放。因此，40% SoC 代表了最小化老化和 防止在儲存期間損壞（見圖2）。

圖2.鋰離子電池的年容量損耗與溫度和 SoC 的關系

在便攜式應用中，容量從 這種降低的 SoC 策略在 營銷規范。但檢測 高環境熱量和高電池 SoC 的組合 實現一種算法，最大限度地減少老化，同時 確保為用戶提供最大容量可用性。

電池調節器避免了以下情況 加速衰老

LTC4099 具有一個內置的電池調節器，該調節器能夠 通過 I 啟用或禁用（默認）2C 接口。如果 電池調節器使能，LTC4099 檢測 電池溫度高于~60°C，它輕輕地 對電池放電，以盡量減少老化的影響。 LTC4099 NTC 溫度測量始終 打開并可用于監控電池溫度。這 電路是微功耗電路，僅消耗50nA電流 仍然提供完整的功能。

用于對電池放電的電流量 遵循圖 3 所示的曲線，當 電池端電壓為~3.85V。如果溫度 的電池組降至 ~40°C 以下，并且源 能量可用，LTC4099 再次為 電池。因此，電池受到保護，免受最壞情況的影響 電池老化條件。

圖3.電池放電電流與電壓的關系（用于 LTC4099 電池調理功能）

結論

雖然鋰離子電池的老化無法阻止， LTC4099 的電池調節器可確保最大 通過防止電池耗盡條件來延長電池壽命 同時具有高壓和高溫。進一步 微功耗，始終開啟NTC監控電路 確保電池免受生命威脅 條件在任何時候。

審核編輯：郭婷