多年以前，當我第一次拿著使用鋰離子電池供電的數(shù)碼相機去北京八達嶺長城游玩的時候，只照了幾張相片以后相機就不能工作了，查看信息是說電池沒有電了。當時的北京城里還比較暖和，八達嶺則已經(jīng)下雪，而我還沒有了解過鋰離子電池的特性，所以遇到這樣的狀況時會很茫然，現(xiàn)在我知道是低溫下的鋰離子電池放不出電來了。類似的狀況去年春節(jié)的時候又遇到一次，當時我住在龍崗，突然發(fā)現(xiàn)自己的iPad不工作了，給它充電也沒有任何反應，后來到了一間有空調(diào)的房間，iPad的工作又恢復了正常，這時候才意識到是iPad在低溫下有禁止電池工作的功能，而當時恰好遇到了深圳76年來第一次下雪的狀況。

我們在給手機充電的時候，常常會覺得手機很熱，所以，我們都認為充電時電池會發(fā)熱，但事實可能不完全是這樣的。

要判斷充電過程是否會讓電池發(fā)熱，可以把電池置于真空絕熱環(huán)境之中再給它充電，其間再將電池的熱功率或是溫度變化過程記錄下來，我們就可以看到電池是在放熱還是吸熱了。

上圖摘錄自一份鋰離子電池熱特性研究報告（研究生的研究項目），研究中的電池本來已被充滿，然后被放電36分鐘以后開始被充電，上圖記錄的是它被充電過程中的熱功率和時間之間的關系，負值代表電池在吸熱，因而表現(xiàn)為溫度降低；正值代表電池在放熱，因而表現(xiàn)為溫度升高。由于電池處于真空絕熱環(huán)境之下，所以沒有外來熱量影響它，它的熱量也不能傳遞到外面，吸熱或是放熱的反應只能影響其溫度，對外界環(huán)境則沒有影響，也不受外界環(huán)境的影響。

上圖所記錄的大部分時間里電池都處于吸熱狀態(tài)，這已經(jīng)足以讓我們得到結論：充電的過程是鋰離子電池吸熱的過程。由這個結論，我們可以知道充電可以使鋰離子電池的溫度降低，但是很顯然，這與我們平常的體驗不一致，因為我們都有給手機充電時手機溫度升高的經(jīng)驗，我們會天然地覺得充電會使電池溫度升高，而且上圖中也有一部分時間里的電池是處于放熱狀態(tài)的，其中的認知沖突到底出現(xiàn)在哪里呢？

實際上，在上述電池充電的熱功率測試中，鋰離子電池處于恒流充電的時間非常短暫，只有大約10分鐘，這個階段讓它進入了發(fā)熱狀態(tài)，以后就進入恒壓充電階段了。恒壓充電階段的充電電流是逐漸降低的，這是我們在了解鋰離子電池的充電特性時就已經(jīng)知道了的。從電池的電壓源加電阻的電路模型上來看，造成恒壓充電階段電流逐漸降低的原因是外部電壓與電池理想部分的電壓差落在電池內(nèi)阻上形成的，而該內(nèi)阻會隨著溫度、電池充滿程度、電流大小以及使用時間的長短而發(fā)生變化。充電過程只是在對理想電壓源進行充電，這個過程對于電池來說是個吸熱過程，但電流流過內(nèi)阻的時候卻會發(fā)熱，最后它對外表現(xiàn)出來的熱功率是正是負，就看這兩者之間的數(shù)量關系了。大多數(shù)情況下我們看到的都是電池在發(fā)熱，基本上來說就是充電電流太大了，它流過內(nèi)阻時生成的熱超過了充電吸取的熱，所以表現(xiàn)出溫度升高的現(xiàn)象。在上面的充電時間與熱功率的關系圖中，隨著恒壓充電的時間越來越長，充電的吸熱反應和內(nèi)阻造成的發(fā)熱反應就越來越均衡，并以吸熱反應為主，所以記錄下來的熱功率就比較平穩(wěn)了。

溫度對鋰離子電池特性的影響是巨大的。一般而言，溫度越高，鋰離子電池內(nèi)部物質(zhì)的活性就越大，電池的內(nèi)阻會比較低，充放電的反應過程也越容易進行，但是在溫度高到一定的程度時就很容易出現(xiàn)熱失控的問題，有些物質(zhì)會發(fā)生氣化現(xiàn)象，嚴重的時候還會出現(xiàn)鼓脹甚至爆炸等嚴重的狀況。在充電過程中，原來位于陽極中的鋰離子會脫離陽極，它們在穿過隔膜和電解質(zhì)以后到達陰極并嵌入到陰極中去，它所缺少的一個電子會在這里得到補充，使之被還原成為鋰原子。如果充電電流比較大，有的鋰離子可能在沒有進入陰極時就被轉(zhuǎn)化成了鋰原子，它們就會在陰極表面堆積起來，堆積起來的鋰常常形成樹枝狀的晶體，隨著這些“樹枝”的生長，最終可能刺破隔膜并造成陰極與陽極之間的短路，這樣就會有大電流通過它，而很高的熱量也會在這里生起，從而使上面提到的危險狀況更容易出現(xiàn)。

溫度較低的時候，鋰離子電池內(nèi)部物質(zhì)的活性下降，內(nèi)阻增大，因而通過大電流時會在內(nèi)阻上形成比較大的壓降，造成電池電壓與外顯電壓之間的比較大的壓差，給充放電特性都帶來影響?？紤]到大電流會在內(nèi)阻上形成比較高的發(fā)熱量，會提升電池溫度，對充放電過程會比較有利，但由于低溫下的物質(zhì)活性的降低，大電流對材料結構的破壞顯然會高于正常溫度下帶來的影響，所以低溫下的大電流充電和放電都是不被推薦的。

我們在說到鋰離子電池充電IC的特性的時候，常常會說某某器件符合JEITA規(guī)范的要求，這個JEITA規(guī)范到底在說什么呢？比我們前面介紹過的RT9466集成度還要高、已經(jīng)支持直充應用的RT9468在涉及這個問題時是這樣說的：

實際上，JEITA是Japan Electronics and Information Technology Industries Association的縮寫，由于市場上使用鋰離子電池的產(chǎn)品在2006年多次出現(xiàn)因電池導致的火災事故，JEITA與日本電池協(xié)會一起于2007年4月20日發(fā)布了一份名為《A Guide to the Safe Use of Secondary Lithium Ion Batteries in Notebook-type Personal Computers》的文件，描述了二次鋰離子電池單元及其系統(tǒng)在設計和評估過程中確保更高安全性的方法，內(nèi)容涉及電芯、電池模組和PC系統(tǒng)。按照其指引，充電系統(tǒng)在為鋰離子電池充電時應在電池溫度較高或較低時主動將充電電壓和充電電流降低以保護電池。所以，當說一款充電IC支持JEITA規(guī)范的時候，實際上是在說它會隨著溫度的不同而調(diào)整充電電壓和電流。

在JEITA規(guī)范的實際實施中，通常采用外置的熱敏電阻去感知電池的溫度，其電阻在溫度的作用下發(fā)生相應的改變，與它一起構成的電阻網(wǎng)絡就會把適當?shù)碾妷?a target="_blank">信號提供給IC，IC內(nèi)部再設定幾個電壓比較器，這樣就可以識別出電池所處的溫度區(qū)間，再用此信息去實施相應的電壓、電流調(diào)整就可以了。

在上面的RT9468應用電路圖中，由紅線框起來的幾個元件即是測溫電阻網(wǎng)絡。其中的NTC熱敏電阻用黑色線和電池框在一起，這表示它需要和電池緊密接觸，以便能夠比較準確地測量其體溫。另外的兩只電阻則是用來對NTC熱敏電阻所生成的信號進行校正的，以便實際的應用中可以選用不同規(guī)格的NTC熱敏電阻。為電阻網(wǎng)絡供電的REGN是由IC自身生成的比較穩(wěn)定的電壓，TS_BAT端子是IC的溫度測量端子，它所檢測的是電壓信號。IC內(nèi)部的幾個比較器的參考電壓是按照它們與REGN電壓的一定比例來設定的，應用中需要利用其數(shù)據(jù)和NTC熱敏電阻在不同溫度下的電阻數(shù)據(jù)一起來進行匹配電阻網(wǎng)絡的參數(shù)計算，相關的計算方法在規(guī)格書中都有提供，需要了解的可以去閱讀規(guī)格書（點擊文末的“閱讀原文”即可找到）。

對于RT9468來說，對JEITA規(guī)范的支持是一個可選項。支持以后的各溫度區(qū)間的充電電流是不同的，充電電壓也是有變化的。這些設定都可通過在內(nèi)部寄存器中寫入數(shù)據(jù)來完成，該寄存器的定義如下表所示：

當該寄存器的JEITA_EN被置為1時，JEITA規(guī)范即被支持。當其他幾個位都被設定為0時，溫度較高和較低期間的充電電流即為正常充電電流的50%，而充電電壓則降低0.2V，而該寄存器被復位以后的初始數(shù)據(jù)即為上述數(shù)據(jù)，所以在你不對該寄存器做設定時，JEITA規(guī)范就是被支持的，充電電流在較冷和較熱時都會自動降低一半，充電電壓也自動降低0.2V，從而保證了最佳的安全性。