Litiumjonbatteriladdning
Dessa anmärkningar gäller även för litiumjon- och litiumpolymerbatterier. Kemin är i princip densamma för de två batterityperna, så laddningsmetoder för litiumpolymerbatterier kan användas för litiumjonbatterier.
Laddning av litiumjärnfosfatceller på 3,2 volt är identisk, men fasen med konstant spänning är begränsad till 3,65 volt.
Litiumjonbatteriet är lätt att ladda. Det är svårare att ladda på ett säkert sätt. Den grundläggande algoritmen är att ladda med konstant ström (0,2 C till 0,7 C beroende på tillverkare) tills batteriet når 4,2 Vpc (volt per cell) och hålla spänningen vid 4,2 volt tills laddningsströmmen har sjunkit till 10 % av den ursprungliga laddningshastigheten. Avslutningsvillkoret är att laddningsströmmen sjunker till 10 %.Den högsta laddningsspänningen och avslutningsströmmen varierar något beroende på tillverkare.
En laddningstimer bör dock ingå för säkerhets skull.
Laddningen kan inte avslutas på en spänning. Den kapacitet som uppnås vid 4,2 volt per cell är endast 40-70 % av full kapacitet om den inte laddas mycket långsamt. Av denna anledning måste du fortsätta att ladda tills strömmen sjunker och avsluta med den låga strömmen.
Det är viktigt att notera att träckladdning inte är acceptabelt för litiumbatterier. Li-jonkemin kan inte acceptera en överladdning utan att cellen skadas, vilket kan leda till att litiummetallen pläteras ut och blir farlig.
Floatladdning är dock ett användbart alternativ. Säkerhetsproblemet med att hålla batteriet på konstant laddning är att om laddaren på något sätt skulle bli galen och tillämpa en högre spänning kan det uppstå problem. Logiken säger att ju kortare tid laddaren är påslagen, desto mindre sannolikt är det att laddningen kommer att gå överstyr medan den är ansluten till batteriet. Det finns dock en annan säkerhetsmetod, batteriskyddskortet, som bör finnas antingen på batteriet eller i andra kretsar mellan batteriet och laddaren. BPB (även kallad PCB för ”protectioncircuit board”) eller annan batterihanteringskrets stoppar laddningen om spänningen blir för hög.
Frågan dyker ibland upp: ”Vad är effekten av att ladda med mindre än 4,2 volt?”. Till skillnad från andra batterikemier kommer batteriet att laddas, men det kommer aldrig att nå full laddning, det kommer bara att vara delvis laddat. Anledningen till detta är att det krävs mer spänning än den enkla elektrokemiska cellspänningen för att stoppa in jonerna i anod- eller katodkristallerna. Ju högre spänning desto fler joner kan föras in. Den sida som länkas till här innehåller vår forskning och några kvantitativa uppgifter om den relativa kapaciteten hos litiumjonbatterier som laddas under 4,2 volt. En fördel med att ladda vid lägre spänningar är att livslängden ökar dramatiskt.
Laddning av litiumjonbatterier vid låga hastigheter
När laddningshastigheten under konstantströmsfasen är låg kommer laddningsprocessen att tillbringa mindre tid under konstantspänningsfasen. Om du laddar under cirka 0,18 C är cellen praktiskt taget full när 4,2 volt uppnås. Detta kan användas som en alternativ laddningsalgoritm. Ladda bara under 0,18 C konstant ström och avsluta laddningen när spänningen når 4,2 volt per cell.
Säkerhet
Varje litiumjonbatteripaket bör ha en metod för att hålla cellen balanserad ochförhindra att den överladdas. Detta görs vanligtvis med en säkerhetsplatta som övervakar laddningen och urladdningen av packet och förhindrar att farliga saker händer. Specifikationerna för dessa säkerhetskort fastställs av celltillverkaren och kan omfatta följande:
- Skydd mot omvänd polaritet
- Laddningstemperatur – får inte laddas när temperaturen är lägre än 0° C eller högre än 45° C.
- Laddningsströmmen får inte vara för hög, vanligen under 0,7 C.
- Skydd mot urladdningsströmmen för att förhindra skador på grund av kortslutningar.
- Laddningsspänning – en permanent säkring öppnas om för mycket spänning läggs på batteripolerna
- Överladdningsskydd – stoppar laddningen när spänningen per cell stiger över 4,30 volt.
- Överladdningsskydd – stoppar urladdningen när batterispänningen sjunker under 2,3 volt per cell (varierar beroende på tillverkare).
- En säkring öppnas om batteriet någon gång utsätts för temperaturer över 100° C.