Lítium-ion akkumulátor töltése
Ezek a megjegyzések a lítium-ion és lítium-polimer akkumulátorokra egyaránt vonatkoznak. A kémia alapvetően azonos a két akkumulátortípus esetében, így a lítium-polimer akkumulátorok töltési módszerei a lítium-ion akkumulátorok esetében is alkalmazhatók.
A lítium-vas-foszfát 3,2 voltos cellák töltése azonos, de az állandó feszültségfázis 3,65 voltra korlátozódik.
A lítium-ion akkumulátor könnyen tölthető. A biztonságos töltés már nehezebb. Az alapvető algoritmus szerint állandó árammal kell tölteni (gyártótól függően 0,2 C és 0,7 C között), amíg az akkumulátor el nem éri a 4,2 Vpc (cellánkénti feszültség) értéket, és a feszültséget 4,2 volton kell tartani, amíg a töltési áram a kezdeti töltési sebesség 10%-ára nem csökken. A befejezési feltétel a töltési áram 10%-ra történő csökkenése.A felső töltési feszültség és a befejezési áram gyártónként kissé eltérő.
A biztonság érdekében azonban töltésidőzítőt kell beépíteni.
A töltés nem fejezhető be feszültségre. A cellánként 4,2 Volton elért kapacitás csak 40-70%-a a teljes kapacitásnak, hacsak nem töltik nagyon lassan. Emiatt addig kell folytatni a töltést, amíg az áram le nem csökken, és az alacsony áramerősségen le kell állítani.
Fontos megjegyezni, hogy a csepptöltés nem elfogadható a lítium akkumulátorok esetében. A Li-ion kémia nem tudja elviselni a túltöltést anélkül, hogy a cella károsodna, esetleg a lítiumfém kioldódna és veszélyessé válna.
A lebegő töltés azonban hasznos lehetőség. Az akkumulátor állandó töltésen tartásának biztonsági problémája az, hogy ha a töltő valahogy meghibásodik és magasabb feszültséget alkalmaz, akkor problémák léphetnek fel. És a logika szerint minél rövidebb ideig van bekapcsolva a töltő, annál kisebb a valószínűsége, hogy a töltés meghibásodik, miközben az akkumulátorhoz van csatlakoztatva. Van azonban egy másik biztonsági módszer is, az akkumulátor védőlapja, amelyet vagy az akkumulátoron, vagy más áramkörben kell elhelyezni az akkumulátor és a töltő között. A BPB (más néven PCB a “protectioncircuit board” (védelmi áramkör)) vagy más akkumulátor-kezelő áramkör leállítja a töltést, ha a feszültség túl magasra emelkedik.
A kérdés időnként felmerül: “Milyen hatása van a 4,2 voltnál kisebb feszültséggel történő töltésnek?”. Más akkumulátorkémiákkal ellentétben az akkumulátor töltődik, de soha nem éri el a teljes töltöttséget, csak részben töltődik. Ennek az az oka, hogy az ionok anód- vagy katódkristályokba töltése nagyobbfeszültséget igényel, mint az egyszerű elektrokémiai cellafeszültség. Minél magasabb a feszültség, annál több iont lehet behelyezni. Az itt linkelt oldal tartalmazza kutatásainkat és néhány mennyiségi adatot a 4,2 volt alatt feltöltött lítium-ion akkumulátorok relatív kapacitásáról. Az alacsonyabb feszültségen történő töltés előnye, hogy a ciklus élettartama drámaian megnő.
Litium-ion akkumulátorok lassú töltése
Ha a töltési sebesség az állandó áramfázis alatt alacsony, a töltési folyamat kevesebb időt tölt az állandó feszültségfázis alatt. Ha körülbelül 0,18 C alatt tölt, a cella gyakorlatilag tele van, amikor a 4,2 voltot eléri. Ez alternatív töltési algoritmusként használható. Csak töltsön 0,18C alatt állandó árammal, és fejezze be a töltést, amikor a feszültség eléri a 4,2 voltot cellánként.
Biztonság
Minden lítiumion akkumulátorcsomagnak rendelkeznie kell egy módszerrel a cellák egyensúlyban tartására ésa túlkisülésük megakadályozására. Ez általában egy biztonsági táblával történik, amely felügyeli a csomag töltését és kisülését, és megakadályozza aveszélyes dolgok bekövetkezését. Ezeknek a biztonsági tábláknak a specifikációit a cellagyártó határozza meg, és a következőket tartalmazhatják:
- Fordított polaritásvédelem
- Töltési hőmérséklet–nem szabad tölteni, ha a hőmérséklet 0 °C alatt vagy 45 °C felett van.
- A töltési áram nem lehet túl nagy, általában 0,7 °C alatt.
- Kisütési áramvédelem a rövidzárlatok okozta károk megelőzésére.
- Töltési feszültség–egy állandó biztosíték kinyílik, ha túl nagy feszültség kerül az akkumulátor kapcsaira
- Túltöltés elleni védelem–megállítja a töltést, ha a cellánkénti feszültség 4,30 volt fölé emelkedik.
- Túlkisülés elleni védelem–megállítja a kisütést, ha az akkumulátor feszültsége cellánként 2,3 volt alá csökken (gyártónként változó).
- A biztosíték kinyílik, ha az akkumulátort 100 °C feletti hőmérsékletnek teszik ki.