Lithiumioniakkujen lataus
Nämä huomautukset koskevat yhtä lailla litiumioniakkuja ja litiumpolymeeriakkuja. Kemia on periaatteessa sama näissä kahdessa akkutyypissä, joten litiumpolymeeriakkujen latausmenetelmiä voidaan käyttää litiumioniakkuihin.
Litium-rautafosfaattiakkujen 3,2 voltin kennojen lataaminen on identtistä, mutta vakiojännitevaihe on rajoitettu 3,65 volttiin.
Litiumioniakku on helppo ladata. Turvallinen lataaminen on vaikeampaa. Perusalgoritmi on ladata vakiovirralla (0,2 C-0,7 C valmistajasta riippuen), kunnes akku saavuttaa 4,2 Vpc:n (volttia per kenno), ja pitää jännite 4,2 voltissa, kunnes latausvirta on laskenut 10 prosenttiin alkulatausnopeudesta. Lopetusehto on latausvirran putoaminen 10 %:iin.Ylin latausjännite ja lopetusvirta vaihtelevat hieman valmistajittain.
Latausajastin olisi kuitenkin sisällytettävä turvallisuussyistä.
Latausta ei voi lopettaa jännitteen perusteella. Kapasiteetti, joka saavutetaan 4,2 voltin jännitteellä kennoa kohti, on vain 40-70 prosenttia täydestä kapasiteetista, ellei lataus tapahdu hyvin hitaasti. Tästä syystä latausta on jatkettava, kunnes virta laskee, ja lataus on lopetettava pienellä virralla.
On tärkeää huomata, että tihkulataus ei ole hyväksyttävää litiumakuille. Li-ionin kemia ei kestä ylilatausta ilman, että kenno vaurioituu, mahdollisesti litiummetalli plattaa ulos ja muuttuu vaaralliseksi.
Virtauslataus on kuitenkin hyödyllinen vaihtoehto. Turvallisuuskysymys akun pitämisessä jatkuvassa latauksessa on se, että jos laturi jotenkin sekoaa ja syöttää korkeampaa jännitettä, voi syntyä ongelmia. Ja mitä lyhyemmän aikaa laturi on päällä, sitä epätodennäköisempää on, että lataus menee sekaisin, kun se on kytketty akkuun. On kuitenkin olemassa toinenkin turvamenetelmä, akun suojalevy, joka olisi sisällytettävä joko akkuun tai muuhun piiriin akun ja laturin välissä. BPB (tunnetaan myös nimellä PCB, joka tarkoittaa ”protectioncircuit board”) tai muu akun hallintapiiri pysäyttää latauksen, jos jännite nousee liian korkeaksi.
Kysymys nousee silloin tällöin esiin: ”Mikä vaikutus on latauksella, jonka jännite on alle 4,2 volttia?”. Toisin kuin muut akkukemiat, akku latautuu, mutta se ei koskaan saavuta täyttä varausta, vaan on vain osittain ladattu. Syynä tähän on se, että ionien syöttäminen anodi- tai katodikiteisiin vaatii enemmän jännitettä kuin pelkkä sähkökemiallinen kennojännite. Mitä suurempi jännite on, sitä enemmän ioneja voidaan lisätä. Tähän linkitetty sivu sisältää tutkimuksemme ja joitakin kvantitatiivisia tietoja alle 4,2 voltin ladattujen litiumioniakkujen suhteellisesta kapasiteetista. Alemmilla jännitteillä lataamisen etuna on se, että syklin kesto kasvaa huomattavasti.
Lataaminen litiumioniakkujen hitaalla latausnopeudella
Kun latausnopeus vakiovirtavaiheen aikana on alhainen, laturin prosessi kuluttaa vähemmän aikaa vakiovirtavaiheen aikana. Jos lataat alle noin 0,18 C, kenno on käytännössä täynnä, kun 4,2 voltin jännite saavutetaan. Tätä voidaan käyttää vaihtoehtoisena latausalgoritmina. Lataa vain alle 0,18 C vakiovirralla ja lopeta lataus, kun jännite saavuttaa 4,2 volttia kennoa kohti.
Turvallisuus
Jokaiseen litiumioniakkuyksikköön tulisi sisältyä menetelmä, jolla kennot pidetään tasapainossa ja estetään niiden liiallinen purkautuminen. Tämä tehdään yleensä turvataululla, joka valvoo akkupaketin latausta ja purkautumista ja estää vaarallisia asioita tapahtumasta. Näiden turvakorttien eritelmät ovat kennon valmistajan määrittelemiä, ja niihin voi sisältyä seuraavat:
- Käänteisen napaisuuden suojaus
- Latauslämpötila–ei saa ladata lämpötilan ollessa alle 0° C tai yli 45° C.
- Latausvirta ei saa olla liian suuri, tyypillisesti alle 0,7 C.
- Purkausvirtasuojaus, jolla estetään oikosulkuvirroista johtuvat vahingot.
- Latausjännite–pysyvä sulake avautuu, jos akun napoihin kohdistuu liian suuri jännite
- Ylilataussuoja–pysäyttää latauksen, kun jännite kennoa kohti nousee yli 4,30 voltin.
- Ylipurkaussuoja–pysäyttää purkautumisen, kun akun jännite putoaa alle 2,3 voltin kennoa kohti (valmistajakohtaisesti vaihtelevasti).
- Sulake aukeaa, jos akkua joskus altistetaan lämpötiloille, jotka ylittävät yli 100°C.