Lithium-ion-batteriopladning
Disse bemærkninger gælder også for lithium-ion- og lithium-polymer-batterier. Kemien er grundlæggende den samme for de to typer batterier, så opladningsmetoder til lithium-polymerbatterier kan anvendes til lithium-ionbatterier.
Opladning af lithium-jernphosphatceller på 3,2 volt er identisk, men den konstante spændingsfase er begrænset til 3,65 volt.
Lithium-ionbatteriet er let at oplade. Det er vanskeligere at oplade sikkert. Den grundlæggende algoritme er at oplade med konstant strøm (0,2 C til 0,7 C afhængigt af producenten), indtil batteriet når 4,2 Vpc (volt pr. celle), og holde spændingen ved 4,2 volt, indtil opladningsstrømmen er faldet til 10 % af den oprindelige opladningshastighed. Afslutningsbetingelsen er faldet i opladningsstrømmen til 10 %.Topopladningsspændingen og afslutningsstrømmen varierer lidt med fabrikanten.
Der bør dog medtages en opladningstimer af sikkerhedshensyn.
Opladningen kan ikke afsluttes på en spænding. Den kapacitet, der opnås ved 4,2 volt pr. celle, er kun 40 til 70 % af den fulde kapacitet, hvis den ikke oplades meget langsomt. Derfor skal du fortsætte med at oplade, indtil strømmen falder, og afslutte opladningen ved den lave strøm.
Det er vigtigt at bemærke, at opladning med dråbe ikke er acceptabel for lithiumbatterier. Li-ion-kemien kan ikke acceptere en overopladning uden at beskadige cellen og muligvis udplade lithiummetallet og blive farlig.
Float-opladning er imidlertid en nyttig mulighed. Sikkerhedsproblemet ved at holde batteriet på konstant opladning er, at hvis opladeren på en eller anden måde skulle gå amok og anvende en højere spænding, kan der opstå problemer. Og logikken siger, at jo kortere tid opladeren er tændt, jo mindre sandsynlighed er der for, at opladningen går amok, mens den er forbundet til batteriet. Der findes imidlertid en anden sikkerhedsmetode, nemlig batteribeskyttelseskortet, som enten skal være indbygget i batteriet eller i et andet kredsløb mellem batteriet og opladeren. BPB (også kendt som PCB for “protectioncircuit board”) eller et andet batteristyringskredsløb stopper opladningen, hvis spændingen bliver for høj.
Spørgsmålet dukker af og til op: “Hvad er virkningen af at oplade med mindre end 4,2 volt?” I modsætning til andre batterikemier vil batteriet blive opladet, men det vil aldrig nå fuld opladning, det vil kun være delvist opladet. Grunden til dette er, at det kræver mere spænding end den simple elektrokemiske cellespænding at fylde ionerne i anode- eller katodekrystallerne. Jo højere spænding, jo flere ioner kan indsættes. Den side, der er linket til her, indeholder vores forskning og nogle kvantitative data om den relative kapacitet af lithium-ion-batterier, der er opladet med mindre end 4,2 volt. En fordel ved at oplade ved lavere spændinger er, at cykluslevetiden stiger drastisk.
Ladning af lithium-ion-batterier med langsom hastighed
Når opladningshastigheden under konstantstrømsfasen er lav, vil opladningsprocessen bruge mindre tid under konstantspændingsfasen. Hvis du oplader under ca. 0,18 C, er cellen praktisk talt fuld, når de 4,2 volt er nået. Dette kan bruges som en alternativ opladningsalgoritme. Du skal blot oplade under 0,18 C konstant strøm og afslutte opladningen, når spændingen når 4,2 volt pr. celle.
Sikkerhed
Alle lithiumion-batteripakker bør have en metode til at holde cellen afbalanceret og forhindre, at de bliver overafladet. Dette gøres normalt med et sikkerhedskort, som overvåger opladning og afladning af pakken og forhindrer, at der sker farlige ting. Specifikationerne for disse sikkerhedskort er fastsat af celleproducenten og kan omfatte følgende:
- Beskyttelse mod omvendt polaritet
- Ladetemperatur – må ikke oplades, når temperaturen er lavere end 0° C eller højere end 45° C.
- Ladestrømmen må ikke være for høj, typisk under 0,7 C.
- Udladestrømsbeskyttelse for at forhindre skader som følge af kortslutninger.
- Ladespænding – en permanent sikring åbner, hvis der påføres for meget spænding på batteripolerne.
- Overbelastningsbeskyttelse – stopper opladningen, når spændingen pr. celle stiger over 4,30 volt.
- Overafladningsbeskyttelse – stopper afladningen, når batterispændingen falder til under 2,3 volt pr. celle (varierer fra producent til producent).
- En sikring åbner, hvis batteriet nogensinde udsættes for temperaturer over 100° C.