22 Jahre Batterieanpassung

Wie lade ich einen Lithium-Ionen-Akku richtig auf?

Mar 07, 2019   Seitenansicht:504

Die Lade- oder Entladerate wird normalerweise als Batteriekapazität ausgedrückt. Diese Geschwindigkeit wird als C-Rate bezeichnet. Die C-Rate entspricht unter bestimmten Bedingungen dem Lade- oder Entladestrom und ist wie folgt definiert:

I = M & TImes; Cn

Unter ihnen:

I = Lade- oder Entladestrom, A.

M = C Vielfaches oder Bruchteil

C = der Wert der Nennkapazität, Ah

N = Anzahl der Stunden (entsprechend C).

Eine Batterie, die sich mit einer Geschwindigkeit von 1x C entlädt, gibt die Nennkapazität innerhalb einer Stunde frei. Wenn beispielsweise die Nennkapazität 1000 mAh beträgt, entspricht die Entladungsrate von 1 C einem Entladestrom von 1000 mA und die Rate von C / 10 einem Entladestrom von 100 mA.

Im Allgemeinen bezieht sich die durch die Produktionsmarke bestimmte Batteriekapazität auf die Kapazität von 5 Stunden, wenn n = 5 ist. Beispielsweise kann die obige Batterie eine Betriebszeit von 5 Stunden bei einer Konstantstromentladung von 200 mA bereitstellen. Theoretisch kann die Batterie eine Betriebszeit von 1 Stunde bei einer Konstantstromentladung von 1000 mA liefern. In der Praxis ist der Wirkungsgrad der großen Batterie jedoch verringert, und die Arbeitszeit beträgt zu diesem Zeitpunkt weniger als 1 Stunde.

Wie kann ich einen lithium-ionen-akku richtig aufladen? Der am besten geeignete Ladevorgang für lithium-ionen-batterien kann in vier Phasen unterteilt werden: Erhaltungsladung, Konstantstromladung, Konstantspannungsladung und Ladeabbruch.

Phase 1: Erhaltungsladung - Erhaltungsladung wird verwendet, um die vollständig entladene Batterieeinheit vorzuladen (Wiederherstellungsladung). Wenn die Batteriespannung niedriger als etwa 3 V ist, wird die Batterie zuerst mit einem konstanten Strom von bis zu 0,1 ° C aufgeladen.

Phase 2: Konstantstromladung - Wenn die Batteriespannung über die Erhaltungsladeschwelle steigt, wird der Ladestrom für die Konstantstromladung erhöht. Der Strom für das Laden mit konstantem Strom liegt zwischen 0,2 ° C und 1,0 ° C. Der Strom während des Ladens mit konstantem Strom muss nicht sehr genau sein, und ein quasi konstanter Strom ist ebenfalls akzeptabel. Bei einem linearen Ladegerät steigt der Strom häufig an, wenn die Batteriespannung ansteigt, um Wärmeableitungsprobleme am Durchgangstransistor zu minimieren.

Eine Konstantstromladung von mehr als 1 ° C verkürzt nicht die gesamte Ladezykluszeit, daher ist dies nicht wünschenswert. Beim Laden mit einem höheren Strom steigt die Batteriespannung aufgrund der Überspannung der Elektrodenreaktion und des Spannungsanstiegs an der Innenimpedanz der Batterie schneller an. Die Konstantstrom-Ladephase ist kürzer, aber da die Zeit der Konstantspannungs-Ladephase entsprechend zunimmt, wird die Gesamtladezykluszeit nicht verkürzt.

Phase 3: Laden mit konstanter Spannung - Wenn die Batteriespannung auf 4,2 V ansteigt, endet das Laden mit konstantem Strom und die Ladephase mit konstanter Spannung beginnt. Für eine optimale Leistung sollte die Regulierungstoleranz besser als + 1% sein.

Stufe 4: Ladeabbruch - Im Gegensatz zu Nickelbatterien wird ein kontinuierliches Erhaltungsladen von Li-Ionen-Batterien nicht empfohlen. Kontinuierliches Erhaltungsladen kann Plattenbeschichtungseffekte auf metallischem Lithium verursachen. Dies kann die Batterie instabil machen und einen plötzlichen automatischen Zerfall verursachen.

Es gibt zwei typische Methoden zum Beenden der Ladung: Verwenden des minimalen Ladestroms oder Verwenden eines Timers (oder einer Kombination aus beiden). Die Methode des minimalen Stroms überwacht den Ladestrom während der Ladephase mit konstanter Spannung und beendet den Ladevorgang, wenn der Ladestrom auf den Bereich von 0,02 ° C bis 0,07 ° C reduziert wird. Die zweite Methode wird ab dem Beginn der Konstantspannungsladephase zeitlich festgelegt, und der Ladevorgang wird nach zwei Stunden kontinuierlichem Laden beendet.

Das obige vierstufige Lademethode benötigt etwa 2,5 bis 3 Stunden, um das Laden des vollständig entladenen akkus abzuschließen. Fortgeschrittene Ladegeräte verwenden auch mehr Sicherheitsmaßnahmen. Wenn beispielsweise die Batterietemperatur das angegebene Fenster überschreitet (normalerweise 0 ° C bis 45 ° C), wird der Ladevorgang unterbrochen.

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