Was ist die minimal erforderliche Spannung zum Laden eines Li-Ionen-Akkus?

Wenn Sie Ihre Lithium-Ionen-Akkus richtig aufladen, kann der Akku seine beste Leistung erbringen und Sie genießen eine maximale Lebensdauer. Um festzustellen, ob ein Lithium-Ionen-Akku ordnungsgemäß geladen wird, müssen Sie den Ladevorgang daher mit einem Batteriemanagementsystem durchführen. Dies reguliert den Ladezustand sowie die Entladung und die Geschwindigkeit oder Geschwindigkeit, mit der sie auftreten.

Lithium-Ionen-Batterien werden mit etwa 4,2 ± 0,05 V pro Zelle geladen, mit Ausnahme der Zellen mit "langer militärischer Lebensdauer", die 3,92 V zur Verlängerung der Batterielebensdauer verwenden. Meistens werden die Schutzkreise abgeschaltet, wenn in der Batterie eine Spannung von mehr als 4,3 V oder eine Temperatur von mehr als 90 ° C erreicht wird. Wenn der Akku unter 2,50 / V liegt, kann der Akku durch die Batterieschutzschaltung wiederaufladbar werden, wenn Sie das normale Ladegerät verwenden. Die meisten Batteriekreise stoppen bei etwa 2,7-3,0 V / Zelle.

Um den vollen Ladezustand des Akkus zu erreichen, sollten Sie normalerweise 4,2 V anstreben. Praktisch erfordert das sichere und effektive Laden von Lithium-Ionen einige Schritte - das Befolgen dieser Schritte kann Ihnen helfen, Ihr Ziel zu erreichen -, um Ihren Akku besser aufzuladen. Möglicherweise benötigen Sie auch einen dedizierten Ladechip. Sie sollten auch Ihre Datenblätter auf diejenigen überprüfen, die interessant aussehen, aber viele funktionieren gut mit einer Versorgungsspannung von etwas mehr als 4,2 V.

Ladespannungsexperimente von Li-Ionen-Akkus

Die meisten Batterien haben eine andere Ladespannung. Alles unterhalb dieser Spannung ist es unmöglich, die Chemie in die richtige Richtung zu bewegen. oberhalb dieser Spannung ist es möglich, den Akku vollständig aufzuladen, obwohl es lange dauern kann, wenn er höher als die chemische Spannung ist.

Bei Lithiumionen (Lithiumionen, Lithiumpolymere und lithiumeisenphosphat usw.) ist dies nicht immer der Fall. Unterhalb einer bestimmten Spannung gibt es normalerweise keine Aktion, die Chemie der Batterie bewegt sich nicht. Ein wichtiger Teil des Ladevorgangs besteht jedoch darin, die Ionen in die festen Verbindungen hinein und aus diesen heraus zu bringen. Diese Verbindungen haben normalerweise einen Raum zwischen den Kristallebenen oder innerhalb der Kristallstruktur zum Einfügen kleiner Ionen wie Lithium. Es erfordert jedoch Kraft, um sie hineinzudrücken, und je stärker die Kraft ist, desto stärker ist die Kraft der Kristallbeladung. Diese Beladung kleiner Atome in einer Kristallstruktur wird als Interkalation bezeichnet.

Es ist daher logisch, dass die Ladungsmenge von der Spannung abhängt. Da hierzu jedoch keine Daten vorliegen, ist ein Experiment erforderlich. Finden Sie unten;

• Wir verwendeten eine ultradünne lithium-polymer-batterie mit 60 mAh. Diese kleine Kapazität kann schnell aufgeladen und auch entladen werden und wird nicht überhitzen. Und wenn etwas Schlimmes passiert, kann es keinen Druck aufbauen und hat nicht genug Energie, um Schaden zu verursachen. Außerdem können Sie leicht feststellen, ob etwas schief geht. Dies liegt daran, dass der Akku aufbläst. Aber es ist unwahrscheinlich und das ist bei diesen Tests nie passiert.

• Der Ladevorgang wurde mit einem Labornetzteil durchgeführt, die verwendete Spannung eingestellt und die Batterie unabhängig von der Strombegrenzung angeschlossen. Typische Anlaufströme waren 60 bis 100 mA und bei höheren Spannungen.

• Die Batterie wurde dann mit einer Rate von 100 mA bei einer Klemmenspannung von 2,8 Volt entladen.

Es scheint, dass die magische Zahl bei 3,8 Volt liegt. Unterhalb dieser Spannung erfolgt keine nennenswerte Aufladung, darüber jedoch. Wie Sie wissen, ist es Lithium-Ionen-Batterien egal, ob sie nicht vollständig aufgeladen sind. Wenn also nur 3,8 Volt vorhanden sind und der Kapazitätsverlust keine Rolle spielt, können Sie 3,8 Volt verwenden. Leider beträgt die Versorgungsspannung im modernen digitalen Zeitalter etwa 3,3 Volt, was überhaupt nicht funktioniert.

Es ist interessant festzustellen, dass der Lebenszyklus bei niedriger Spannung zunimmt. Die Gleichung lautet ungefähr Ef (Vch) = 2 ^ [10 * (4,2-Vch)], wobei Ef der verbesserte Lebenszyklusfaktor ist (Ef = 2 würde bedeuten, dass die Batterie die doppelten Lade- / Entladezyklen von Ef = 1 überlebt ). Und Vch ist die Ladespannung.

Wenn Sie eine Batterie benötigen, die etwa 4.800 bis 8.000 Lade- / Entladezyklen bis zu 2,8 Volt ermöglicht, können Sie die Batterie mit 3,8 V aufladen und die 36% der Nennkapazität nutzen.

So laden Sie einen Li-Ionen-Akku auf

Die Lithium-Ionen-Batterien sind eine Klasse von Batterien, die leicht zu laden sind. Das Hauptproblem bei diesen Batterien ist das sichere Laden. Der grundlegende Algorithmus der Batterie besteht darin, sie mit einem konstanten Strom (0,2 bis 0,7 ° C, dies hängt vom Hersteller ab) aufzuladen, bis die Li-Ionen-Batterie 4,2 Volt pro Zelle (Vpc) erreicht und dann die Spannung bei 4,2 Volt hält, bis Der Ladestrom hat sich auf etwa 10% der anfänglichen Laderate verringert. Die Abschlussbedingung ist der 10% ige Abfall des Ladestroms. Die maximale Ladespannung und der Abschlussstrom variieren je nach Hersteller geringfügig.

Aus Sicherheitsgründen muss jedoch ein Ladezeitgeber enthalten sein.

Die Ladung darf nicht an eine Spannung angeschlossen werden. Die bei 4,2 Volt pro Zelle erreichte Kapazität macht nur 40% bis 70% der Gesamtkapazität aus, es sei denn, der Ladevorgang erfolgt sehr langsam. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Ladevorgang fortzusetzen, bis die Leistung oder der Strom abfällt, und bei niedrigem Strom anzuhalten.

Es ist zu beachten, dass das Erhaltungsladen von Lithiumbatterien nicht zulässig ist. Das Erhaltungsladen ist jedoch eine nützliche Option.

Wenn die Laderate während der Konstantstromphase niedrig ist, benötigt der Ladevorgang während des konstanten Spannungsabfalls weniger Zeit. Wenn die Ladung weniger als etwa 0,18 ° C beträgt, ist die Zelle voll, wenn sie 4,2 Volt erreicht. Dies kann als alternativer Ladealgorithmus verwendet werden. Laden Sie den Akku einfach unter 0,18 ° C auf und beenden Sie den Ladevorgang, sobald die Spannung 4,2 Volt pro Zelle erreicht.