Как заряжать литиевый аккумулятор: виды зарядных устройств

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 11-08-2020

На данный момент, в зависимости от сферы применения, наиболее популярными являются два вида аккумуляторных батарей: литиевые и свинцово-кислотные. Свинцовые аккумуляторы постепенно теряют популярность, так как не отличаются высокой плотностью энергии и длительным ресурсом. Если требуется максимально компактный источник питания, всегда выбор падает именно на литиевые АКБ.

Как и в случае со свинцово-кислотными аналогами, литиевые аккумуляторные батареи делятся на множество типов. Наиболее распространенными являются литий-ионные (Li-ion) и литий-полимерные (Li-pol). Именно они используются в мобильных гаджетах и даже в электрокарах. К примеру, в Tesla model S установлено более 7 тысяч литий-ионных аккумуляторов Panasonic Li-ion NCR18650B.

Большая часть техники, где используются литиевые аккумуляторы, имеют встроенные механизмы зарядки, поэтому пользователю требуется лишь подключиться к электросети. В иных случаях заряд требуется осуществлять самостоятельно. Чтобы аккумулятор служил долго, его требуется правильно заряжать.

Как заряжать литиевый аккумулятор, чтобы ему не навредить? Несмотря на очевидность, попробуем разобраться, чем заряжать литиевый аккумулятор можно, а чем — нельзя.

 

Что надо знать об аккумуляторе

Процесс заряда всегда зависим от того, какой аккумулятор заряжается. Нельзя одинаковым режимом пополнять заряд разных по характеристикам и типам моделей.

Если обобщить, то приблизительно подобрать правильный режим заряда можно при наличии данных о типе аккумулятора, его емкости и напряжении.

• Тип АКБ. Почему важно знать тип? Достаточно сравнить номинальное напряжение литий-титанатного и литий-ионного аккумулятора. 2,4В и 3,7В соответственно. Нетрудно догадаться, к каким последствиям может привести заряд литий-титанатной батареи неким абстрактным зарядным устройством для литиевого аккумулятора, которое предназначено именно для Li-ion.
• Емкость АКБ. Данный параметр заряжаемого аккумулятора важен из-за того, что ток, как правило, подбирается в процентном соотношении к номинальной емкости. Литий-ионные аккумуляторы, например, не рекомендуется заряжать током выше, чем 0,5С-1С (ток, равный 50% и 100% соответственно по отношению к емкости в ампер-часах). Этот показатель может значительно меняться от модели к модели. Яркий тому пример — литий-титанатные АКБ, некоторые модели которых позволяют зарядку токами, в сотни раз превышающими номинальную емкость.
• Напряжение АКБ. Тип литиевого аккумулятора говорит лишь о напряжении одной ячейки или отдельного элемента питания, состоящего из одной ячейки. Тем не менее, для выбора зарядного устройства или подходящего режима на уже имеющемся ЗУ, надо знать суммарное напряжение всей цепи, так как оно может быть многократно нарощено путем последовательного соединения ячеек. В уже готовых аккумуляторах на основе множества ячеек напряжение всегда указано в маркировке.

Как зарядить АКБ

Нередко пользователи интересуются в сети, как заряжать литиевый аккумулятор мотоцикла. Учитывая, что литиевый АКБ для мотоцикла — это устройство фабричное, а не самодельное, вся важная информация, в том числе и ток заряда, обычно размещена на бирке. Другое дело — это когда имеется элемент питания, собранный из одной или множества ячеек, в том числе из упомянутых ранее аккумуляторов panasonic.

Важно учитывать наличие в аккумуляторе или в схеме защиты в виде BMS. BMS — это контроллер, который выполняет сразу множество функций. Он может защищать элементы питания от опасных значений напряжения и тока, балансировать элементы на последних стадиях заряда, а также осуществлять регулировку подаваемого напряжения. Зарядка литий-ионных аккумуляторов напрямую может представлять опасность для АКБ, особенно если используется кустарное ЗУ. Применять кустарные приспособления как на основе трансформатора с диодным мостом, так и на основе переделанных компьютерных блоков питания не рекомендуется даже для свинцово-кислотных АКБ.

Если по какой-то причине в литиевом аккумуляторе отсутствует BMS, на ЗУ требуется выставить напряжение, являющееся максимальным для данного типа батарей. К примеру, литий-ионные АКБ при полном заряде выдают 4,2В на одну ячейку, а LiFePO4 — 3,65. Если ток, при этом, превышает 0,5С, рекомендуется его ограничить. Если ЗУ не позволяет регулировать ток, понизить его можно путем снижения выходного напряжения. Как только оно будет достигнуто, его можно поднять до конечного показателя, соответствующего полному заряду аккумулятора.

В случае с литиевыми аккумуляторами, оборудованных BMS (к счастью, таких большинство), все куда проще. Контроллер попросту не допустит подачу опасных номиналов тока и напряжения. Единственное исключение — это когда пользователь самостоятельно припаивает BMS к своей сборке батарей. В таком случае нельзя гарантировать, что контроллер настроен верно в соответствии с требованиями, предъявляемыми конкретным блоком аккумуляторов. В принципе, если пользователь делает сборку АКБ и самостоятельно припаивает контроллер — видимо, он знает, что делает.

Как бы там ни было, лучшим способом безопасно и на 100% зарядить аккумуляторную батарею любого типа — это использовать умное зарядное устройство, работающее в автоматическом режиме. Такое устройство не просто выдает постоянный ток с определенным номиналом напряжения, а изменяет режим заряда в зависимости от стадии. Также важным преимуществом являются многочисленные настраиваемые параметры, позволяющие использовать один и тот же прибор с абсолютно разными сборками аккумуляторов.

К выбору зарядного устройства следует относиться максимально серьезно, так как во многом от качества заряда зависит срок службы аккумулятора. И если аккумулятор состоит из множества ячеек с высокой суммарной стоимостью, то даже небольшое увеличение срока службы экономит заметную сумму.

Как правильно заряжать литий-ионные и литий-полимерные

Как, по вашему мнению, правильно заряжать литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы в гаджетах, электроинструментах и электромобилях?

1. 1. Часто подключать к заряднику и заряжать понемногу;
2. 2. Заряжать как можно реже и стараться на максимум до 100%.

Теме сто лет в обед и только ленивое околотехническое издание не написало заметку, как зарядить телефон, чтобы долго работал. Предлагаем поставить точку с опорой на научные факты.

Как правильно заряжать батарею — часто и понемногу или редко и на максимум?

С точки зрения бытового использования вы можете забыть об этом вопросе и делать так, как вам лично удобнее.

По плану производителей, важнее всего максимальный комфорт пользователя. То есть при эксплуатации не стоит даже задумываться о технических нюансах в течение всего запланированного срока службы — от двух до пяти лет в среднем для большинства моделей портативной электроники.

Гаджеты защищены от неправильной зарядки

С телефонами и электромобилями, ноутбуками и планшетами, смарт-часами и прочими гаджетами на литий-ионных и литий-полимерных батареях для пользователя не должно быть никакой разницы — часто заряжать или редко, понемногу или на максимум.

Мы в своё время пошли немного дальше и сделали узкоспециализированные рекомендации, как зарядить телефон, чтобы долго работал. Каждый совет имеет за собой инженерные исследования, опубликованные в Battery University и на прочих профессиональных профильных сайтах вроде All-Electronics.de или Energy University.

В этих рекомендациях есть уточнения, которые помогут немного продлить срок службы аккумуляторов и уберечь их от неполадок.

1. Новый телефон

Если вы только что купили свежую модель смартфона (или планшета — у них одинаковая химия в аккумуляторе), то уберечься от ошибок поможет специально проработанная инструкция. Главное запомнить, что любой новый гаджет на Li-Ion- и Li-Poly-батареях первым делом заряжают, а не разряжают.

2. Новый аккумулятор в телефоне

После замены аккумулятора правила немного отличаются, ведь процесс изготовления, тестирования и поставки элемента питания вне корпуса телефона уже другие и здесь тоже есть на что обратить внимание. Например, не лишним будет «потренировать» двумя-тремя циклами заряд-разряд.

3. Все гаджеты на Li-Ion и Li-Poly

Для прочей мобильной электроники в целом действуют те же самые «телефонные» правила: для смарт-часов, для квадрокоптеров, для наушников, всевозможных компонентов умного дома (тот самый интернет вещей или IoT, о котором все говорят) и других гаджетов. На всякий случай собрали все эти знания в одном месте.

4. Чем заряжать, как и когда?

В этой статье мы разобрали массу популярных вопросов, которые вы нам задаёте в группе Neovolt Вконтакте о зарядниках. Можно ли пользоваться телефоном во время зарядки, есть ли вред от быстрой зарядки, какой адаптер выбрать, какой для машины от USB-прикуривателя и так далее. Этот материал мы часто перечитываем сами, когда что-то забывается.

5. Зарядка по ночам без присмотра

Заслуживающая отдельного внимания тема, которая волнует и нас самих. Как понять ответ многих инженеров и специалистов на эту тему: «Можно, но не нужно». То есть можно оставить, но чем тогда закончится, если «не нужно» так делать? Прояснили, чем всё грозит при недолгом оставлении или на пару недель, и почему производители разрешают надолго оставлять подключённый к розетке телефон.

6. До скольки процентов заряжать?

Если честно, то эта статья идеализирована — как раз о максимальной (теоретической) заботе об аккумуляторе, когда вы сможете продлить его срок службы так сильно, как никто другой в этом мире. Общее правило зарядки 20%-80% здесь расписано по пунктам.

7. Так ли страшна разрядка в ноль?

Пожалуй, самый популярный вопрос за всю историю нашей компании Neovolt, которой, между прочим, уже больше 12 лет. Насколько опасно разряжать гаджеты до полного выключения (или даже «потом включить, он ещё немного поработает и опять выключится»)? На самом деле неопасно. В каких случаях это полезно, в каких ни в коем случае нельзя допускать — всё это имеет не домыслы, не переписано с интернета, а основано на научных фактах.

8. Постоянно держать ноутбук на зарядке

Рекомендуем всем владельцам ноутбуков не держать их постоянно на зарядке в розетке. По возможности лучше вытаскивать батарею, когда она не нужна. В остальных случаях (например, нельзя или сложно извлекать аккумулятор) заряжайте и затем используйте батарею, не держите её всегда в состоянии «капельной дозарядки» — все подробности на примере макбуков, официальной позиции Apple и научных фактов, конечно же.

Что-нибудь может измениться с тем, как часто заряжать аккумулятор?

Да, может. В будущем процесс зарядки будет отличаться — учёные уже сейчас активно исследуют двумерные решёточные системы для понимания всех процессов и электрохимических свойств аккумуляторов. Они получают идеализированное и всё более точное представление о химических процессах внутри аккумулятора.

Сегодня электрохимические исследования «на коне». Ведь разработки в области накопления энергии сейчас особенно востребованы в концернах автомобилестроения, которые переходят к электромобилям.

Известно, что в аккумуляторах тепло распространяется и рассеивается. Но на сохранение энергии влияет и то, каким образом она доставляется, технически говоря, насколько точно «выравнивается доставка». И вот учёные выяснили, что доставка эффективнее всего при методе «реже и до максимума». Процитируем научную публикацию.

Учёные из Польской академии наук:

Мы заметили, что количество энергии, которое может хранить система, варьируется в зависимости от размера порции энергии и частоты её подачи. Наибольший показатель происходит, когда порции доставки энергии велики, но промежутки времени между их подачей также велики.

Интересно, что, оказывается, если мы разделим этот тип системы хранения внутри на отсеки или ячейки, то количество энергии, которая может храниться в такой разделенной батарее (если бы её можно было построить) увеличивается. Другими словами, три маленьких батареи могут хранить больше энергии, чем одна большая.

Мы в свою очередь хотели бы отметить, всё это верно при условии, что общее количество энергии, вводимой в систему, остаётся неизменным. То есть меняется только способ её доставки.

Исследование, надо сказать, носит теоретический (базисный) характер. До практики, как мы уже говорили в материале о мошенниках-учёных, пока ещё неблизко. Но вполне ожидаемо претерпит изменения фундаментальный принцип, с которым будут разрабатываться аккумуляторы для будущих гаджетов и программное обеспечения для управления ими.

→ Полная версия научной публикации Польской академии здесь.

Уже сейчас это исследование предлагает возможность зарядки электромобиля не за нескольких часов, а за чуть менее двадцати минут, предлагая тем самым значительное увеличение мощности таких батарей, не изменяя их объём. Достаточно просто изменив путь определения оптимальной периодичности подачи энергии.

Узнайте больше о батареях

Каких методов вы придерживаетесь при зарядке гаджетов? Поделитесь опытом длительного использования аккумулятора — напишите в комментарии или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Способы заряда Li-ion аккумуляторов и батарей на их основе

В данной статье мы не будем касаться самих электрохимических процессов, протекающих в Li-ion аккумуляторе, а рассмотрим все с точки зрения конечного пользователя. Для потребителя и разработчика электроники любой аккумулятор выглядит как некий двухполюсник, имеющий два контакта, выходящих из корпуса. Такой элемент схемы имеет ряд числовых характеристик, графиков зависимости и т. д., и практически ничем не отличается по количеству приводимых в документации параметров от, например, диода. С этой точки зрения мы и будем рассматривать способы заряда этих устройств.

Литий-ионные аккумуляторы производят как в корпусном (например, типоразмера 18650), так и в ламинированном исполнении (гель-полимерные), электроды и электродные массы которых помещены в герметичный пакет из специальной пленки. Электрохимические процессы протекают одинаково как в тех, так и в других, и все, сказанное ниже, в равной степени относится ко всем аккумуляторам вне зависимости от их исполнения.

Сразу отметим, что классический способ заряда Li-ion аккумулятора делится на два этапа. Первый — это заряд постоянным током, второй — заряд при постоянном напряжении (рис. 1).

Рис. 1. Этапы заряда Li-ion аккумулятора:
I — ток;
U — напряжение;
t — время

На рис. 1 можно увидеть этап 1′. Он необходим, когда напряжение на аккумуляторе ниже некоторого установленного значения (например, 2,5 В). При долгом хранении аккумулятора вследствие саморазряда и/или потребления системы обеспечения функционирования (СОФ) напряжение на аккумуляторе может упасть ниже, к примеру, 2,5 В (СОФ входит в состав аккумуляторной батареи, даже если она состоит из одного аккумулятора). Малый ток заряда обеспечивает постепенный выход активных электродных материалов на заданные уровни напряжения, при которых они штатно функционируют (например, при более 2,8 В), после чего включается основной ток заряда. Данный режим призван обеспечить более долгую жизнь аккумулятора при выходе его из заданного диапазона напряжений. Также этап 1′ применяется при заряде аккумулятора при низких температурах, например ниже +5 °C — для «разогрева» электродных масс.

Первоначальный заряд малым током используется и для обеспечения безопасности аккумулятора при заряде. Если внутри аккумулятора произошло микрокороткое замыкание (или просто КЗ), то по истечении некоторого времени заряда напряжение на нем не будет возрастать. Этот факт может свидетельствовать о неисправности. Если начать заряд достаточно большим током сразу, то при КЗ может произойти сильный разогрев аккумулятора и его разгерметизация. Хотя СОФ имеет температурный датчик, при быстром заряде и относительно большой теплоемкости аккумулятора и высоком конечном значении теплопроводности разгерметизация может произойти немного раньше, чем СОФ отключит аккумуляторы от заряда. Функция заряда малым током часто возлагается не на зарядное устройство, а на СОФ батареи. В схеме СОФ это может быть дополнительный MOSFET (управляющий зарядом), включенный через последовательный резистор, ограничивающий ток, подключенный к аккумуляторной батарее (АБ). Необходимо отметить, что данный этап часто исключают из цикла заряда батареи, начиная заряд сразу с этапа 1.

На первом этапе заряд осуществляется номинальным током, который измеряется в долях от номинальной емкости аккумулятора (Сн). Например, емкость аккумулятора 10 А·ч, номинальный ток заряда 0,2Сн, то есть 2 А — пятичасовой режим заряда. Понятно, что потребитель хочет, чтобы заряд осуществлялся как можно быстрее — в течение 1–2 ч, что соответствует 0,5–1Сн. Такой режим заряда обычно называют ускоренным. Для нормальной работы аккумулятора номинальный ток заряда лежит в пределах 0,2–0,5Сн, а ускоренный, как уже говорилось, — в диапазоне 0,5–1Сн. Каким максимальным током можно заряжать тот или иной аккумулятор, можно узнать в документации на конкретный тип устройства. График роста напряжения на аккумуляторе, показанный на рис. 1, носит линейный характер (для простоты восприятия).

Чем выше ток заряда (или меньше время, отводимое на полный заряд), тем меньше аккумулятор «наберет» емкости и тем пристальней необходимо следить за разогревом, чтобы его температура не вышла за установленный предел. При большом токе заряда существенно продлевается время 2-го этапа (рис. 1), когда ток постепенно падает до определенного предела. Так, например, при токе заряда 1Сн и отводимом на заряд времени в 1 ч аккумулятор достигнет своего конечного напряжения за 45–50 мин. Любой аккумулятор имеет внутреннее сопротивление (включающее в себя несколько составляющих — омическую, диффузионную и т. д.). Падение напряжения на внутреннем сопротивлении при большом токе заряда приведет к более быстрому достижению конечного зарядного напряжения. При достижении конечного напряжения заряд перейдет ко второму этапу — падающему току при постоянном напряжении. За оставшееся время 10–15 мин. аккумулятор «наберет» еще 0,1–0,15Сн, что в сумме составит не более 0,85–0,95Сн. При более коротком режиме заряда и лимите времени зарядная емкость будет еще меньше. Можно учитывать внутреннее сопротивление аккумулятора и ввести зависимость конечного зарядного напряжения от тока заряда, но это требует проработки для конкретного типа аккумуляторов и более сложных зарядных устройств. Обычно разработчики не используют данные зависимости при проектировании простых устройств.

Ускоренный и номинальный режим заряда необходимо чередовать, особенно при заряде батарей, состоящих из нескольких последовательно соединенных аккумуляторов. При номинальном токе заряда возрастает его продолжительность. Увеличение времени заряда способствует лучшей балансировке аккумуляторов в батарее [1]. Чем больше время такой балансировки, тем лучше будут сбалансированы аккумуляторы по емкости и, в конечном итоге, батарея отдаст емкость, близкую к номинальной при разряде. Обычно системы баланса делаются пассивными, и работают они только при заряде батареи. Заряд номинальным режимом особенно рекомендуется после длительного хранения батареи, когда степень заряженности отдельных аккумуляторов будет сильно зависеть от токов саморазряда, который у разных аккумуляторов разный, даже при специально подобранных аккумуляторах в одной батарее.

Второй этап — заряд при постоянном напряжении и падающем токе. Ток на этом этапе падает до определенного значения. Например, процесс считается завершенным при установлении тока заряда менее 0,1–0,05Сн (в нашем примере <100 мА). Как было показано выше, продолжительность фазы падающего тока зависит от тока заряда. Для номинального режима заряда (0,2Сн) она длится обычно не более нескольких десятков минут, при этом аккумулятор набирает до 0,1–0,15Сн. Время заряда падающим током также зависит от степени деградации аккумулятора в процессе эксплуатации (иначе говоря, от срока службы и количества циклов заряд/разряд). Чем больше деградация, тем длиннее фаза падающего тока.

После окончания заряда напряжение на аккумуляторе падает на 0,05–0,1 В (рис. 1), приходя к своему равновесному состоянию. Держать аккумулятор продолжительное время (десятки часов) при конечном напряжении (например, 4,2–4,3 В) не рекомендуется из-за несколько повышенной в этом состоянии скорости деградации электродных масс. Поэтому после фазы падающего тока желательно прекратить заряд.

Производители электроники предоставляют уже готовые схемотехнические решения, реализующие описанный выше алгоритм заряда, выполненные в одном корпусе микросхемы — например МАХ1551, МАХ745 и т. д. Одна из популярных микросхем, применяемых для заряда Li-ion аккумуляторов (мобильных телефонов, фототехники и т. д.) от сети постоянного тока 12–24 В, — MC34063 (рис. 2). На рис. 2 выходное напряжение MC34063 — 5 В, но его можно пересчитать на конечное зарядное напряжение аккумулятора 4,1–4,3 В, варьируя резисторами R1, R2. Дополнительный выходной фильтр для уменьшения пульсаций можно исключить.

Рис. 2. Структурная схема МС34063, реализующая алгоритм заряда Li-ion аккумулятора

Часто возникает желание осуществлять заряд устройством, на выходе которого есть только постоянный ток (без фазы постоянного напряжения в конце заряда). Это позволяют сделать, к примеру, зарядные устройства от никель-кадмиевых аккумуляторных батарей. Рассмотрим этот способ.

Необходимо отметить, что литий-ионная аккумуляторная батарея подключается через СОФ к зарядному устройству (ЗУ), имеющему внутренние ключи (для батарей небольшой емкости до 40–60 А·ч это обычно MOSFET). Поэтому прежде, чем подключать ЗУ к АБ, необходимо убедиться, что выходное напряжение ЗУ (напряжение разомкнутой выходной цепи) не слишком высокое, чтобы не вывести из строя коммутаторы заряда АБ. Сам алгоритм заряда можно осуществить с помощью постоянного тока (этап 1) и фазы импульсов (этап 2), показанной на рис. 3. Фаза импульсов заменяет фазу падающего тока (также этап 2), показанную на рис. 1.

Рис. 3. Заряд постоянным током с прерывистой фазой зарядного тока:
I — ток;
U — напряжение;
t — время

Критерием остановки заряда могут служить напряжение на аккумуляторе или время импульса тока (T_имп), за которое напряжение на аккумуляторе достигает конечного зарядного напряжения (например, 4,2 В). При каждом импульсе напряжение на аккумуляторе будет повышаться, как показано на рис. 3. Как только оно достигнет уровня полностью заряженного аккумулятора с фазой падающего тока (рис. 1, примерно 4,1–4,15 В), заряд можно прекращать. Измерение напряжения на аккумуляторе необходимо производить через некоторое время после завершения зарядного импульса. Этот критерий окончания заряда при фазе импульсного тока Li-ion аккумулятора в большей степени справедлив для аккумуляторов на основе кобальтата лития (так называемые кобальтатные аккумуляторы). Об отличительных особенностях этих типов аккумуляторов мы поговорим далее.

Если ориентироваться на T_имп, то как только длительность импульса, в течение которого напряжение на аккумуляторе достигнет своего конечного значения, будет достаточно маленькой, заряд можно прекращать. Длительность можно считать маленькой, если аккумулятор за это время наберет менее 0,2–1% от своей емкости Сн. Например, при емкости аккумулятора 10 А·ч — 0,5% от Сн составит 0,05 А·ч. При токе заряда 5 А расчетная длительность зарядного импульса составит порядка 30 с.

Реализацию данного алгоритма заряда можно возложить на СОФ АБ, если она спроектирована таким образом, что можно изменять алгоритм ее функционирования [2]. Тогда микроконтроллер СОФ может отслеживать напряжение на аккумуляторе или производить вычисления времени импульса и останавливать заряд, размыкая окончательно зарядный ключ.

Еще один способ — заряд ступенчатым током (рис. 4).

Рис. 4. Заряд ступенчатым током:
I — ток;
U — напряжение;
t — время

Для упрощения ЗУ обычно заряд осуществляют в два этапа: номинальный ток (этап 1) и ток вдвое меньше номинального. То есть существует всего две ступени заряда. На рис. 4 для наглядности показано три ступени. И действительно, если есть возможность уменьшать ток ЗУ дискретно не в два раза, а на меньшую величину, то заряд будет осуществляться почти так же, как показано на рис. 1, а на этапе 2 напряжение на аккумуляторе будет колебаться около конечного напряжения заряда.

Помимо аккумуляторов с катодом из кобальтата лития, в мире все большую популярность набирают железо-фосфатные аккумуляторы (литированный фосфат железа). Железо-фосфатные аккумуляторы хоть и имеют меньшие удельные характеристики (Вт·ч/кг, Вт·ч/дм³), но из-за меньшей стоимости (при той же емкости) становятся все более и более популярными. На рис. 5 представлены зарядные кривые двух типов аккумуляторов.

Рис. 5. Графики заряда при различных температурах аккумуляторов с материалом положительного электрода:
а) кобальтат лития;
б) литированный фосфат железа

Заряд производился током 0,5Сн. Из графиков видно, что аккумуляторы с положительным электродом на основе кобальтата лития имеют почти линейную характеристику роста напряжения от степени заряженности. Характеристика аккумуляторов с положительным электродом на основе литированного фосфата железа почти горизонтальна и только в конце заряда резко возрастает, а также существенно зависит от температуры. Конечное напряжение заряда у железо-фосфатных аккумуляторов обычно ниже и составляет 3,7–3,9 В. После заряда (фазы падающего тока) напряжение даже у заряженного на 100% такого аккумулятора при нормальных условиях упадет до 3,35–3,45 В. Поэтому не будет наблюдаться такого роста напряжения, как показано на рис. 3, оно будет снижаться после каждого импульса заряда до указанного уровня (3,35–3,45 В). Критерием оценки заряженности аккумулятора в этом случае будет только T_имп, если заряд ведется прерывистой фазой тока (рис. 3).

Существуют Li-ion аккумуляторы с положительным электродом на основе никель-кобальт-алюминия и никель-кобальт-марганца. Зарядные зависимости у них ближе к зависимостям кобальтатных (рис. 5а). В любом случае при выборе и эксплуатации конкретного устройства необходимо внимательно ознакомиться с рекомендациями и документацией производителя. Заряд таких аккумуляторов также производится в два этапа.

Фаза постоянного напряжения (падающий ток) на рис. 5 отражена на представленных зависимостях в виде горизонтальной площадки в конце заряда. По величине этой площадки можно судить о емкости, набранной аккумулятором на этом этапе. Приведем экспериментальные данные заряда аккумулятора, иллюстрирующие способы, рассмотренные выше (рис. 6).

Рис. 6. Изменение напряжения литий-железо-фосфатного аккумулятора емкостью 240 А·ч в процессе заряда токами от 0,5 до 3Сн

На рис. 6 представлены зарядные кривые аккумулятора емкостью 240 А·ч с положительным электродом на основе литированного фосфата железа. Зарядные зависимости нормированы относительно емкости аккумулятора, а не времени. Заряд осуществлялся токами 120 А (0,5Сн), 240 А (1Сн), 480 А (2Сн) и 720 А (3Сн) до напряжения 3,7 В (при токах 0,5, 1 и 2Сн) и до 3,8 В (при токе 3Сн), при нормальных климатических условиях и температуре +20 °C. На графике видно, что при токе заряда 0,5Сн фаза падающего тока (при постоянном напряжении) составляет 12–15 А·ч (плоская площадка в конце графика). При токе 1Сн это уже 35–40 А·ч. При токе заряда 2Сн емкость составила всего около 190 А·ч при достигнутом напряжении 3,7 В, затем ток уменьшили в два раза (провал по напряжению), после чего аккумулятор еще зарядился на 35–40 А·ч. При токе заряда 3Сн напряжение отключения было повышено до 3,8 В, емкость составила всего около 180 А·ч, фаза падающего тока при постоянном напряжении отсутствует. На графике видно также, что при токе заряда 3Сн произошел некоторый провал по напряжению в середине кривой заряда. Это связано с повышением температуры аккумулятора и, как следствие, понижением внутреннего сопротивления (при повышении температуры возрастает скорость электрохимических реакций).

 

Выводы

Существует несколько способов заряда Li-ion аккумуляторов, но все они отражают сущность двухэтапного процесса: заряд постоянным и падающим током при постоянном напряжении. При заряде аккумуляторов или батарей током 0,5–1 Сн и более фаза падающего тока обязательна для увеличения принятой аккумулятором зарядной емкости. При заряде током 0,1–0,3 Сн фазой падающего тока можно пренебречь, так как за 3,5–10 ч заряда аккумулятор и так зарядится почти на всю емкость.

Заряжаем литий ионный аккумулятор правильно

Зарядное устройство для литий ионных аккумуляторов очень похоже на зарядное для свинцово- кислотных, за тем лишь исключением, что у Li-ion аккумуляторов значительно выше напряжение на каждой банке и более жёсткие требования к допускам по напряжению.

Банкой называют литий ионные элементы питания за из схожесть по форме на алюминиевую банку из-под прохладительных напитков (напр. coca-cola) Самым распространенным элементом такой формы является банка формата 18650. То есть 18 мм в диаметре и 65 мм в высоту.

В то время, когда для свинцово-кислотных аккумуляторов возможны некоторые неточности в установке граничных напряжений при зарядке, с литий-ионными все гораздо жёстче. Во врем заряда, когда напряжение на элементе возрастает до 4,2 вольта, должно прекращаться подача напряжения на элемент питания. Разрешенный допуск в напряжении всего 0,05 вольт.

Средний литий-ионный аккумулятор заряжается около 3 часов. Однако точное время зарядки, все же зависит от ёмкости аккумулятора.

Итак приведём несколько основных правил, используя которые можно продлить  срок использования li-ion аккумулятора в разы.

Использование оригинальных зарядных устройств

При изготовлении литий ионных аккумуляторов, их производители довольно серьёзно относятся к зарядным устройствам. Никто не даст вам гарантии, что зарядные устройства сомнительного происхождения не погубят Ваши аккумуляторы. Оригинальные же зарядки 100% выдают только необходимое напряжение и правильно заканчивают зарядку каждого элемента питания. Ведь, если в конце процесса зарядки напряжение будет затухать со значительным опозданием, это может привести к перезарядке элемента, что в свою очередь скажется весьма негативно на химической системе литий-ионного аккумулятора и будет потеряна часть емкости.

Хранить аккумуляторы лучше с малым зарядом (30-50%)

Если Вам приходится оставлять li-ion аккумуляторы на продолжительное время бездействовать, то лучше их вынуть из устройства (фонаря, Р/У машинки и т.д.).

Очень вероятно, что полностью заряженный аккумулятор при продолжительном хранении потеряет часть своей ёмкости. Полностью разряженный или при минимальном уровне, хранящийся аккумулятор, может «умереть» навсегда. Т.е. восстановить его так и не удастся после длительной спячки. Исходя из этого и рекомендуется держать 50% заряд у хранящихся, длительное время li-ion аккумуляторов.

Не допускайте перезаряда и полного разряда аккумулятора.

Учитывая химическую особенность литийевых аккумуляторов, весьма не рекомендуют, как  полностью разряжать, так и чрезмерно перезаряжать такие аккумуляторы.

Как известно, у li-ion аккумуляторов, полностью отсутствует «эффект памяти«, исходя из этого рекомендуется разряжать аккумулятор до 10-20% а заряжать до 80-90, дабы не повредить химическую систему элемента.

Эффект памяти, в основном свойствен только Никель-Кадмиевым аккумуляторам.

А означает он некую потерю емкости аккумулятора после неправильного режима зарядки, в частности дозарядки при не полностью разрядившемся аккумуляторе. Проще говоря Ni-Cd нельзя начинать заряжать, до того, как он разрядится до допустимо низкого уровня. Нарушая данное правило, емкосли никель кадмиевого аккумулятора несколько уменьшается.

Литий ионные аккумуляторы, лучше начинать заряжать не дожидаясь их полного разряда. Таким образом можно значительно продлить срок жизни элемента питания.

Вышеуказанное правило относится только к незащищённым аккумуляторам. Литиевые аккумуляторы с защитой не страдают от пере или недозаряда. Встроенная плата защиты, отсекает чрезмерное напряжение (более 3,7 вольт на банку) при зарядке и отключает аккумулятор, если уровень заряда упал до минимального, обычно до 2,4 вольт.

Li-Ion аккумулятор не любит холода и жары.

Оптимальной температурой для литиевых аккумуляторов, является от +10°С до +25°С. Li-ion аккумуляторы чувствительны к большим перепадам температур. При отрицательной температуре, время работы аккумулятора сильно сокращается, хим. система элемента может сильно пострадать и даже разрушиться. Наверняка, вы замечали, как заряд мобильного телефона, на морозе резко начинает стремиться к минимуму, хотя ранее, в тепле, заряд был полным.

Нужно заметить, что литий-ионные аккумуляторы, весьма неприхотливы. При должном уходе, они проживут от 3 до 5 лет исправной службы хозяину. Так же нужно знать что такие аккумуляторы имеют свой срок использования от даты производства, а это значит, что заранее покупать запасные аккумуляторы не всегда хорошая идея. Обычно считается нормальным покупать литий-ионки не позднее 2-х лет после производства.

По поводу ёмкости литий ионных аккумуляторов. Банки самого распространенного формата 18650, могут иметь реальную емкость до 3500 мАч. При цене не менее 3-4 долларов за шт. Аккумуляторы, ёмкостью в 9900 мАч по цене $2 за шт. — это как минимум смешно. В действительности там будет 3000 мАч. если повезет.

Бренд против Нонейма

Стоит сказать несколько слов о производителях литий ионных аккумуляторов.

Практически все аккумуляторы имеют название (Бренд изготовителя), но это может быть «Panasonic» в котором реальная емкость будет меньше на 50 мАч из 3000 мАч или какой ни-будь «ХуньСюньПродакшн», в котором не хватает 1900 мАч из 3000 мАч. И это не смешно, а реальные цифры.

Так вот нормальными (честными) брендами среди аккумуляторов без защиты, считаются:

• Panasonic,
• Sony,
• Sanyo,
• Samsung,
• LG,

Напротив, такие бренды, как:

• UltraFire,
• SingFire,
• Bailong,
• TrastFire

имеют далеко не точную указанную емкость, зато стоят в 2 — 3 раза дешевле.

Среди достойных установщиков защиты на литий-ионки стоит отметить:

• Keeppower;
• Efest;
• Nitecore

Купить литий ионные аккумуляторы, например, формата 18650 можно как в местных интернет магазинах, так и у китайцев на прямую.

И пожалуйста не обольщайтесь на низкую цену и банки аккумуляторов в прозрачной термо-усадке. Из опыта, могу сказать, что в таком варианте используются в основном оригинальные банки но совсем никудышние платы защиты. 

Как правильно заряжать полимерный аккумулятор

Литий полимерный отличается от литий ионного аккумулятора только лишь консистенцией электролита. Более подробнее читайте здесь. В остальном же, литий-полимерный поддается тем же правилам, что и литий-ионный аккумулятор.

5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы не столь «привередливы», как их никель-металл-гидридные собратья, но все равно требуют определенного ухода. Придерживаясь

пяти простых правил

, можно не только продлить жизненный цикл литий-ионных аккумуляторных батарей, но и повысить время работы мобильных устройств без подзарядки.

Не допускайте полного разряда. У литий-ионных аккумуляторов отсутствует так называемый эффект памяти, поэтому их можно и, более того, нужно заряжать, не дожидаясь разрядки до нуля. Многие производители рассчитывают срок жизни литий-ионного аккумулятора количеством циклов полного разряда (до 0%). Для качественных аккумуляторов это 400-600 циклов. Чтобы увеличить срок службы вашего литий-ионного аккумулятора, чаще заряжаете свой телефон. Оптимально, как только показатель заряда батареи опустится ниже отметки 10-20 процентов, можете ставить телефон на зарядку. Это увеличит количество циклов разряда до 1000-1100.
Данный процесс специалисты описывают таким показателем как Глубина Разряда (Depth Of Discharge). Если ваш телефон разряжен до 20%, то Глубина Разряда составляет 80%. В нижеприведенной таблице показана зависимость количества циклов разряда литий-ионного аккумулятора от Глубины Разряда:

Разряжайте раз в 3 месяца. Полный заряд на протяжении длительного времени также же вреден для литий-ионных аккумуляторов, как и постоянная разрядка до нуля.
Из-за крайне нестабильного процесса заряда (мы часто заряжаем телефон как придется, и где получится, от USB, от розетки, от внешнего аккумулятора и тд.) специалисты рекомендуют раз в 3 месяца полностью разряжать аккумулятор и после этот заряжать до 100% и подержать на зарядке 8-12 часов. Это помогает сбросить так называемый верхний и нижний флаги заряда аккумулятора. Более подробно об этом можно прочитать здесь.

Храните частично заряженными. Оптимальным состоянием для длительного хранения литий-ионного аккумулятора является уровень заряда от 30 до 50 процентов при температуре 15°C. Если же оставить батарею полностью заряженной, со временем ее емкость существенно снизится. А вот аккумулятор, который долгое время пылился на полке разряженным до нуля, скорее всего, уже не жилец – пора отправлять его на утилизацию.
В нижеприведенной таблице показано сколько остается емкости в литий-ионном аккумуляторе в зависимости от температуры хранения и уровня заряда при хранении в течение 1 года.

Используйте оригинальное зарядное устройство. Мало кто знает, что зарядное устройство в большинстве случаев встроено непосредственно внутрь мобильных устройств, а внешний сетевой адаптер лишь понижает напряжение и выпрямляет ток бытовой электросети, то есть напрямую на батарею не воздействует. Некоторые гаджеты, например цифровые фотокамеры, лишены встроенного зарядного устройства, и поэтому их литий-ионные аккумуляторы вставляют во внешний «зарядник». Вот тут-то использование внешнего зарядного устройства сомнительного качества вместо оригинального может негативно сказаться на работоспособности батареи.

Не допускайте перегрева. Ну а злейшим врагом литий-ионных аккумуляторов является высокая температура – перегрева они напрочь не переносят. Поэтому не допускайте попадания на мобильные устройства прямых солнечных лучей, а также не оставляйте их в непосредственной близости от источников тепла, например электрообогревателей. Максимально допустимые температуры, при которых возможно использование литий-ионных аккумуляторов: от –40°C до +50°C

Также, вы можете посмотреть Часто Задаваемые Вопросы по аккумуляторам на нашем сайте.

Как заряжать литий ионные аккмуляторы?

Как заряжать литий ионный аккумулятор, чтобы значительно продлить срок его службы и добиться длительной эффективной работы? Соблюдение простых правил эксплуатации, рекомендованных производителем, позволит продлить срок жизни батареи питания и избежать больших затрат на дорогостоящую покупку. Принцип работы литий-ионных батарей отличается от никель-кадмиевых и других устройств, поэтому и требования к циклам заряда и разряда будут совсем другими.

Основные правила зарядки аккумуляторов

Одна из главных особенностей: литий-ионные аккумуляторы не требуется полностью заряжать и разряжать. В отличие от никель-кадмиевых элементов питания, такие батареи не имеют эффекта памяти, следовательно при неполной зарядке их емкость не уменьшается, и продолжительность автономной работы не сокращается. Более того, полная разрядка приводит к сокращению срока работы аккумулятора, продолжать использовать ноутбук нежелательно уже при 20%-ной отметке.

Можно перечислить несколько основных правил правильной зарядки и эксплуатации литий-ионных аккумуляторов:

• Нельзя хранить долгое время разряженную батарею. Если разряженный аккумулятор пролежал на полке несколько месяцев, его можно выбрасывать: зарядить его заново уже не получится. Это одна из самых распространенных причин, по которым литий-ионные батареи полностью выходят из строя.
• Нежелательно постоянно поддерживать аккумулятор на зарядке во время работы ноутбука. Если он используется в качестве стационарного компьютера дома, на время работы можно вынимать аккумулятор и использовать только сеть от розетки. При этом несколько раз в месяц батарею необходимо подключать для полноценной зарядки и разрядки.
• Оптимальный уровень заряда для хранения аккумулятора – 30-50%. При таком уровне батарея сама практически не теряет заряд и сохраняет свои свойства в течение длительного времени.
• Нельзя допускать перегрева и переохлаждения батареи питания. Ее нежелательно оставлять на открытом солнце или вблизи обогревателей, нельзя включать ноутбук на улице при температуре ниже нуля. И то, и другое приводит к ускоренному износу, и скоро придется покупать новый аккумулятор.

Литий-ионные батареи любого типа рекомендуется подзаряжать только оригинальными зарядными устройствами. Это касается как ноутбуков, так и смартфоном или планшетов. Если блок питания вышел из строя, необходимо приобрести новый той же марки и с теми же характеристиками.

Как увеличить срок работы аккумулятора?

Правильно зарядить литий-ионный аккумулятор – значит обеспечить ему длительную автономную работу и долгую работоспособность. Стандартный срок эксплуатации для батарей такого типа составляет от 400 до 600 циклов зарядки и разрядки, однако правильная эксплуатация с соблюдением всех рекомендаций способна увеличить этот показатель до 1000 циклов. Заботиться о батарее питания будет намного проще, если поставить на ноутбук специальные утилиты, позволяющие контролировать уровень зарядки литий-ионного аккумулятора и степень его изношенности, а также своевременно закрывать все ненужные программы.

Для увеличения времени автономной работы необходимо правильно экономить энергию. При временном прекращении работы ноутбук нужно переводить в режим гибернации – это значительная экономия заряда батареи. Также нужно отключать все невостребованные в данный момент функции, закрывать лишние программ и не допускать слишком большого списка автозагрузки. Если батарея все же вышла из строя, не стоит пытаться разбирать ее самостоятельно и пытаться ремонтировать.

Как заряжать литий─ионный аккумулятор?

Человека в современной жизни окружает множество электронных помощников. В быту мы используем планшеты, мобильные телефоны, ноутбуки и т. п. На работе используются шуруповёрты, портативные дрели, фонарики, power bank и пуско-зарядные аккумуляторы для автомобиля. Во всех этих устройствах используются разные типы аккумуляторных батарей. Но больше всего распространены литий─ионные аккумуляторы. Они стали популярными благодаря небольшим размерам и массе в сочетании с высокой энергоёмкостью. При разумной стоимости они имеют приличный срок эксплуатации (300─400 циклов заряд-разряд). Поскольку эти АКБ широко используются в разных устройствах, которые нас окружают, надо понимать, как их правильно заряжать. Поэтому сегодняшний материал посвящён зарядке Li─Ion аккумуляторов.

 

Содержание статьи

Что представляет собой литий─ионный аккумулятор?

Поскольку многие пользователи имеют смутное представление о том, что такое литий─ионная аккумуляторная батарея, скажем пару слов о её устройстве. Если смотреть на примере аккумулятора мобильного телефона, то аккумулятор там имеет следующую конструкцию.

Конструкция литий─ионного аккумулятора

АКБ мобильного телефона в абсолютном большинстве случаев имеет в своей конструкции один аккумуляторный элемент, который часто называют банкой. Номинальное напряжение банки обычно составляет 3,7 вольта. В АКБ ноутбуков таких элементов может быть от 2 до 12. Но там они не прямоугольной, а цилиндрической формы (тип 18650). Также в составе аккумулятора есть контроллер, который представляет собой плату с распаянной на ней управляющей микросхемой. Она управляет процессом заряда и разряда банки, не допуская её перезаряда или глубокого разряда.

Таким образом, производители аккумуляторов уже позаботились о том, чтобы избежать внештатных ситуаций при зарядке и разрядке батареи. А пользователю остаётся только соблюдать некоторые правила эксплуатации, о которых будет сказано ниже.
Если вам интересно, то можете прочитать подробный материал про литий-ионный аккумулятор в статье по ссылке.

Вернуться к содержанию
 

Как правильно заряжать литий─ионный аккумулятор?

При зарядке Li─Ion аккумулятора нужно помнить о том, что лучше всего поддерживать заряд батареи на уровне 20─80% от полной ёмкости. Литий─ионные АКБ не любят перезаряд. Как говорилось выше, контроллер контролирует степень заряженности аккумуляторного элемента или элементов, если их несколько. Он не допустит их перезарядки. Но это не значит, что аккумулятор можно сутками держать на зарядке. Это совершенно ни к чему.

Телефон и зарядное устройство

Почему для литий─ионного аккумулятора критичен перезаряд и глубокий разряд? Дело в том, что ток в таких аккумуляторах обеспечивается движением ионов лития от одного электрода к другому. Состав этих электродов может быть разным. В этом случае эти подробности не важны. Важно то, что ионы лития внедряются в кристаллическую решётку вещества электродов. В результате происходят постепенные изменения объёма и состава электродов. Чем больше заряжена или разряжена аккумуляторная батарея, тем больше ионов лития находится в одном из электродов. Такая эксплуатация приводит к тому, что срок службы аккумулятора значительно сокращается. Поэтому лучше не создавать такие пограничные состояния и держать заряд на уровне 20─80% от номинала.

В любом случае контроллер не допускает перезаряда и глубокого разряда банки. Он просто отключает банку от внешнего мира. Кроме того, во многих литий─ионных аккумуляторных батареях имеется встроенная защита от перегрева.

Теперь перечислим несколько вариантов, как заряжать Li─Ion аккумулятор.

• Штатное зарядное устройство. Это самый лучший и рекомендуемый вариант. С помощью штатной зарядки рекомендуется заряжать Li─Ion аккумулятор. Это безопасно и максимально быстро;
• От USB разъёма компьютера. Вариант также безопасный, но довольно длительный. Дело в том, что в случае порта USB ток ограничен значением 0,5 ампера;
• От прикуривателя в автомобиле. Если это стандартный переходник на USB, то процесс также может затянуться. Но сейчас в продаже довольно устройств, имеющий набор портов USB с различной силой тока. Есть даже модели, которые позволяют заряжать аккумуляторы ноутбуков с номинальным напряжением 19 вольт током 4 ампера. Узнать максимально допустимый ток для зарядки аккумуляторной батареи своего устройства можно узнать из документации или посмотреть на штатной зарядке. Для АКБ смартфонов обычно 1, а для планшетов – 2 ампера;
• «Лягушка». Так называют универсальные зарядные устройства. Обычно они используются для зарядки литиевых АКБ для мобильных телефонов. Одна из таких «лягушек» показана на изображении ниже. Конструкция включает в себя док для установки батареи и контакты, регулируемые по ширине для различных моделей. Для информирования об окончании зарядки имеется светодиодная индикация.

Зарядное устройство «лягушка»

Как видите, заряжать литий─ионный аккумулятор можно различными способами. Но рекомендуется заряжать АКБ штатной зарядкой, а остальные методы использовать только в случае необходимости. Сразу после покупки гаджета привыкайте к его корректной зарядке. О том, как правильно заряжать новый аккумулятор смартфона, можно прочитать по указанной ссылке.
Вернуться к содержанию
 

Эксплуатация Li─Ion батарей

Теперь коротко расскажем об основных правилах эксплуатации литий─ионных аккумуляторов.
 

Калибровка

Эту процедуру следует проводить раз в 3 месяца. Она заключается в полной разрядке и последующей полной зарядке АКБ. Это необходимо делать, чтобы контроллер аккумулятора «откалибровал» границы заряда и разряда батареи.

Калибровка литий─ионного аккумулятора

При ручной калибровке вам нужно дождаться выключения телефона, планшета или другого гаджета. Потом в выключенном состоянии ставите устройство на зарядку. Продолжительность до полной зарядки вы можете посмотреть по паспорту. После вынимаете и вставляете аккумуляторную батарею, включаете устройство и смотрите уровень заряда. Если он меньше 100%, то выключаете устройство и снова заряжаете. Так нужно делать до тех пор, пока при включении не будет показан полный уровень заряда.

Для калибровки также можно использовать утилиты, которые существуют для iOS и Андроид.

Если вам интересна переделка шуруповёрта на литиевые аккумуляторы 18650, можете прочитать статью по ссылке.

Вернуться к содержанию
 

Хранение

Перед тем как отправить литий─ионную АКБ на хранение, её также нужно заряжать. Но уровень заряда должен быть около 50 процентов. Это считается оптимальным значением. Температура хранения батареи в идеале должна составлять 15 градусов Цельсия. В таких условиях литиевый аккумулятор лучше всего сохраняет ёмкость. Чем выше температура хранения, тем больше будут потери ёмкости при хранении.

При длительном хранении раз в три месяца проводите полный заряд-разряд аккумулятора и снова заряжайте его до 50%.

Чего не нужно делать с литий─ионными аккумуляторами?

• Первое, чего не переносят Li─Ion батареи, это нагрев. Литий является чрезвычайно активным металлом и при нагреве в аккумуляторе может начаться неуправляемая реакция. В результате батарея просто воспламениться. Поэтому не держите Li─Ion аккумулятор рядом с источниками тепла, под солнечными лучами и у открытого огня;
• Литий─ионные аккумуляторные батареи также чувствительны к отрицательным температурам, но таких плачевных последствий, как при нагреве, нет. Просто на холоде АКБ теряет заряд;
• Не следует разбирать аккумуляторный элемент. Разгерметизация банки аккумулятора может привести к воспламенению;
• Также не следует заряжать банку АКБ в обход контроллера. Исключение можно сделать в тех случаях, когда вам требуется толкнуть аккумулятор. При этом нужно соблюдать все меры предосторожности и постоянно контролировать процесс.

Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …
Теперь вы знаете, как заряжать литий─ионный аккумулятор, и правила его эксплуатации. Если статья была полезной для вас, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения по теме оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Как заряжать литий-железо-фосфатные батареи (LiFePO4)

Если вы недавно приобрели или исследуете литий-железо-фосфатные батареи (в этом блоге они называются литиевыми или LiFePO4), вы знаете, что они обеспечивают большее количество циклов, равномерное распределение мощности и весят меньше, чем сопоставимые герметичные свинцово-кислотные батареи (SLA ) аккумулятор. Знаете ли вы, что они также могут заряжаться в четыре раза быстрее, чем SLA? Но как именно заряжать литиевую батарею?

Power Sonic рекомендует выбирать зарядное устройство, разработанное с учетом химического состава вашей батареи.Это означает, что при зарядке литиевых батарей мы рекомендуем использовать литиевые зарядные устройства, такие как LiFe Charger Series от Power Sonic.

МОЖЕТ ЛИ СВИНЦОВО-КИСЛОТНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ЗАРЯДАТЬ ЛИТИЕВУЮ БАТАРЕЮ?

Как вы узнаете из этого блога, профили зарядки SLA и лития имеют много общего. Однако следует проявлять особую осторожность при использовании зарядных устройств SLA для зарядки литиевых батарей, поскольку они могут повредить литиевую батарею при недостаточной зарядке или снизить ее емкость с течением времени.Есть много различий при сравнении литиевых батарей и батарей SLA.

ПРОФИЛЬ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА С УПЛОТНЕНИЕМ

Давайте вернемся к основам зарядки герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов. Наиболее распространенный метод зарядки представляет собой трехэтапный подход: начальный заряд (постоянный ток), дополнительный заряд насыщения (постоянное напряжение) и плавающий заряд.

В Stage 1 , как показано выше, ток ограничен, чтобы избежать повреждения батареи.Скорость изменения напряжения непрерывно изменяется во время Стадии 1, в конечном итоге начиная с выхода на плато, когда приближается к пределу полного напряжения заряда. Перед переходом к следующему этапу решающее значение имеет постоянный ток / этап 1 заряда. Зарядка на этапе 1 обычно выполняется при токе 10–30% (0,1–0,3 ° C) от номинальной емкости аккумулятора или меньше.

Этап 2 , постоянное напряжение, начинается, когда напряжение достигает предела напряжения (14,7 В для быстрой зарядки батарей SLA).На этом этапе потребляемый ток постепенно уменьшается по мере продолжения максимального заряда батареи. Этот этап завершается, когда ток падает ниже 5% от номинальной емкости батареи. Последний этап, плавающий заряд, необходим для предотвращения саморазряда и потери емкости аккумулятора.

Если аккумулятор используется в режиме ожидания, подзарядка необходима для обеспечения полной емкости аккумулятора, когда требуется разрядка аккумулятора. В приложении, где батарея находится на хранении, плавающая зарядка поддерживает батарею SLA на уровне 100% заряда (SOC), что необходимо для предотвращения сульфатирования батареи, что, таким образом, предотвращает повреждение пластин батареи.

ПРОФИЛЬ ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА LIFEPO4

В аккумуляторе LiFePO4 используются те же ступени постоянного тока и постоянного напряжения, что и в аккумуляторе SLA. Несмотря на то, что эти две ступени похожи и выполняют одну и ту же функцию, преимущество батареи LiFePO4 заключается в том, что скорость заряда может быть намного выше, что значительно сокращает время зарядки.

Этап 1 Зарядка аккумулятора обычно выполняется при токе 30% -100% (от 0,3 ° C до 1,0 ° C) от номинальной емкости аккумулятора.Для завершения этапа 1 приведенной выше таблицы SLA требуется четыре часа. На этап 1 литиевой батареи может потребоваться всего один час, что делает литиевую батарею доступной для использования в четыре раза быстрее, чем SLA.

Этап 2 необходим в обоих химикатах, чтобы довести аккумулятор до 100% SOC. Батареи SLA требуется 7 часов для завершения этапа 2, в то время как литиевая батарея может занять всего 15 минут. В целом литиевая батарея заряжается за четыре часа, а батарея SLA обычно занимает 10 часов.В циклических приложениях время зарядки очень критично. Литиевую батарею можно заряжать и разряжать несколько раз в день, тогда как свинцово-кислотную батарею можно полностью перезаряжать только один раз в день.

Где они становятся разными по профилям зарядки — это Stage 3 . Литиевая батарея не требует плавающего заряда, как свинцово-кислотная. При долгосрочном хранении литиевые батареи не должны храниться при 100% SOC, и поэтому их можно поддерживать в полном цикле (заряжать и разряжать) один раз каждые 6-12 месяцев до 30% -70% SOC.

В резервных приложениях, поскольку скорость саморазряда лития настолько мала, литиевая батарея обеспечивает почти полную емкость, даже если она не заряжалась в течение 6–12 месяцев. Для более длительных периодов времени рекомендуется система зарядки, обеспечивающая подзарядку в зависимости от напряжения.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАРЯДКИ ЛИТИЕВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Настройки напряжения и тока при зарядке

Номинальное напряжение полной зарядки 12-вольтовой SLA-батареи составляет около 13.1, а полное напряжение заряда литиевой батареи 12,8 В составляет около 13,4. Аккумулятор будет поврежден только в том случае, если приложенное напряжение зарядки значительно выше, чем напряжение полной зарядки аккумулятора.

Это означает, что уровень заряда батареи SLA должен быть ниже 14,7 В для стадии 2 зарядки и ниже 15,2 В для литиевой. Плавающая зарядка требуется только для батареи SLA, рекомендуется около 13,8 В. Исходя из этого, диапазона напряжения заряда от 13,8 В до 14,7 В достаточно для зарядки любой батареи без повреждения.При выборе зарядного устройства для любого химического соединения важно выбрать такое, которое будет находиться в пределах, указанных выше.

Зарядные устройства

выбираются в соответствии с емкостью заряжаемой батареи, поскольку ток, используемый во время зарядки, зависит от номинальной емкости батареи. Литиевую батарею можно заряжать со скоростью 1С, в то время как свинцово-кислотную батарею следует хранить при температуре ниже 0,3С. Это означает, что литиевый аккумулятор на 10 Ач обычно можно заряжать при токе 10 А, а свинцово-кислотный аккумулятор на 10 Ач можно заряжать при токе 3 А.

Ток отключения заряда составляет 5% от емкости, поэтому ток отключения для обеих батарей будет 0,5 А. Обычно значение тока на клеммах определяется зарядным устройством.

Универсальные зарядные устройства

обычно имеют функцию выбора химического состава. Эта функция выбирает оптимальный диапазон напряжения зарядки и определяет, когда аккумулятор полностью заряжен. Если заряжается литиевая батарея, зарядное устройство должно отключиться автоматически. Если он заряжает аккумулятор SLA, он должен переключиться на плавающий заряд.

Литиевые батареи заменяют герметичные свинцово-кислотные в поплавковых системах

Литиевые батареи очень часто помещают в приложения, в которых батареи SLA обычно поддерживаются на плавающем заряде, например, в системе ИБП. Были некоторые опасения, безопасно ли это для литиевых батарей. Обычно допустимо использовать стандартное зарядное устройство SLA с постоянным напряжением с нашими литиевыми батареями, если оно соответствует определенным стандартам.

При использовании зарядного устройства SLA с постоянным напряжением, Зарядное устройство должно соответствовать следующим условиям:
— Зарядное устройство не должно содержать настройки десульфатирования.
— Напряжение быстрой зарядки 14.7 В
— Рекомендуемое напряжение плавающего заряда 13,8 В

В качестве примечания, некоторые интеллектуальные или многоступенчатые зарядные устройства SLA имеют функцию, которая определяет напряжение холостого хода (OCV). Чрезмерно разряженная литиевая батарея, находящаяся в режиме защиты, будет иметь OCV равное 0. Этот тип зарядного устройства предполагает, что эта батарея разряжена, и не будет пытаться ее зарядить. Зарядное устройство с литиевой настройкой попытается восстановить или «разбудить» переразряженную литиевую батарею.

Долгосрочное хранение

Если вам нужно хранить батареи в хранения в течение длительного периода, есть несколько вещей, которые следует учитывать в качестве Требования к хранению различны для SLA и литиевых батарей.Есть два Основные причины, по которым хранение SLA по сравнению с литиевой батареей отличается.

Первая причина в том, что химия аккумулятор определяет оптимальный SOC для хранения. Для батареи SLA вы хотите хранить его как можно ближе к 100%, чтобы избежать сульфирования, которое вызывает скопление кристаллов сульфата на пластинах. Наращивание кристаллов сульфата уменьшит емкость аккумулятора.

Для литиевой батареи структура положительного вывода становится нестабильной при истощении электронов в течение длительного периода времени.Нестабильность положительного вывода может привести к необратимой потере емкости. По этой причине литиевый аккумулятор следует хранить около 50% SOC, который равномерно распределяет электроны на положительных и отрицательных выводах.

Второе влияние на хранение — это скорость саморазряда. Высокая скорость саморазряда батареи SLA означает, что вы должны поставить ее на плавающий заряд или постоянный заряд, чтобы поддерживать его как можно ближе к 100% SOC, чтобы избежать необратимой потери емкости. Для литиевой батареи, которая имеет гораздо более низкую скорость разряда и не требует 100% SOC, вы можете обойтись с минимальной поддерживающей зарядкой.

Рекомендуемые зарядные устройства

Всегда важно соответствовать вашему зарядное устройство для обеспечения правильного тока и напряжения для аккумулятора, который вы используете зарядка. Например, нельзя использовать зарядное устройство на 24 В для зарядки аккумулятора на 12 В. Также рекомендуется использовать зарядное устройство, подходящее для вашей батареи. химии, за исключением примечаний сверху о том, как использовать зарядное устройство SLA с литиевая батарея.

Если у вас есть вопросы о существующем совместимость зарядного устройства с одним из наших продуктов, позвоните нам или отправьте нам электронное письмо.Мы будем рады помочь вам с зарядкой.

Зарядка литиевых батарей: основы

Никки Мойлан 19 марта 2021 г.

При покупке в нашей компании процесс зарядки литиевых батарей становится повседневной частью рутины, и мы понимаем, что существует много информации о наших продуктах. Будь то то, как технология принимает зарядку, или передовые методы зарядки, мы здесь, чтобы изложить основы.Будь то передовые методы зарядки литиевых аккумуляторов, дополнительная информация о том, как они работают и могут ли заряжаться, чтобы ваша аккумуляторная система работала эффективно, — наша команда всегда готова помочь.

Как зарядить аккумулятор LiFePO4?

Наша команда получает этот вопрос ежедневно, и у нас есть сообщение в блоге о зарядке аккумуляторов LiFePO4, которое помогает решить эту тему. Существует три основных способа зарядки системы: от солнечной энергии, от генератора и от берега.

Battle Born Batteries продает аксессуары только тех брендов, которые, как мы знаем, производят качественную продукцию.Одна из таких компаний — Victron Energy. Battle Born — главный продавец компонентов Victron, потому что они надежны и хорошо сконструированы. Они даже предлагают телефонное приложение Victron Connect, в котором вы можете просматривать все сведения о своих устройствах с поддержкой Bluetooth.

Наша команда также рекомендует компоненты от Progressive Dynamics и Magnum. У нас есть много вещей для покупки, так что загляните в наш магазин, если вам нужно больше мощности!

Один из компонентов, который мы часто рекомендуем, — это контроллеры заряда Victron Energy SmartSolar MPPT для систем, оборудованных солнечными батареями.Для контроллеров заряда от солнечных батарей мы рекомендуем следующие настройки:

• объем и поглощение: 14,2-14,6 вольт (рекомендуется оптимальное значение 14,4)
• float: 13,6 (этот параметр будет зависеть от размера солнечной батареи, используемой в вашей системе)

Мы также часто предлагаем зарядное устройство Victron IP-65 Blue Smart Charger, поскольку оно водонепроницаемо, совместимо с Bluetooth и имеет профиль зарядки для литиевых аккумуляторов и аккумуляторов другого химического состава. Это устройство подключается напрямую к аккумулятору и предназначено для зарядки от одного аккумулятора.Он отлично подходит для тех, кто работает с троллинговыми двигателями или имеет последовательно подключенные аккумуляторные системы.

Для зарядки генератора мы часто рекомендуем использовать зарядное устройство постоянного тока или зарядное устройство для переключения между батареями. Изолированное зарядное устройство Victron Orion-TR Smart DC-DC представляет собой адаптивное трехступенчатое зарядное устройство с алгоритмами для опций накопления, поглощения и поплавка.

Вы также можете безопасно смешивать химические составы батарей с этим устройством, например пусковую батарею AGM с домашним литиевым банком. Стремитесь к диапазону от 14.2 В и 14,6 В с объемной ступенью и ступенью абсорбции, а для плавающей ступени лучше всего 13,6 В.

Хотя литиевые батареи технически не требуют плавающего заряда, подавляющее большинство устройств все еще имеют режим плавающего заряда. Батареи, естественно, имеют напряжение 13,6 В, но достижение 14,6 В является идеальным и должно произойти, чтобы задействовать механизмы балансировки.

Нужно ли покупать специальное зарядное устройство для аккумуляторов LiFePO4?

Обращаясь к этому вопросу, наш главный операционный директор Шон подчеркивает, что комплект для модернизации от Progressive Dynamics с системой преобразователя имеет возможность зарядки литиевой батареи.Еще одно зарядное устройство, которое мы рекомендуем, — это Progressive Dynamics Inteli-Power 9100 из-за того, что их легко включить и установить в вашу систему в дополнение к любому компоненту Victron.

Могу ли я заряжать литиевые батареи от генератора?

Зарядка от генератора — это распространенный метод подзарядки литиевых батарей. Зарядка от генератора — отличный вариант, однако вам понадобится дополнительное оборудование, например, диспетчер изоляции аккумулятора (BIM).

Хорошо известный в отрасли инструмент, этот компонент специально запрограммирован для работы с нашими батареями.Он помогает одновременно контролировать дом и стартовый блок и имеет высокое внутреннее сопротивление. Он, безусловно, может потреблять больше энергии от генератора по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами.

BIM обеспечивает дополнительный уровень безопасности, чтобы не повредить систему из трех или более литиевых батарей при зарядке от генератора во время длительной поездки. Если в вашей системе менее трех наших батарей, BIM не требуется, и вместо этого вы можете использовать стандартный изолятор.Они могут регулировать ток до 220 ампер и предотвращать повреждение генератора при длительной поездке.

Sterling Устройства защиты генератора переменного тока (APD) также доступны в нашем магазине, чтобы предотвратить повреждение от скачков напряжения. Эти устройства включаются с небольшой резистивной нагрузкой в ​​миллиампер-час, чтобы уменьшить возможное повышение напряжения из-за обрыва кабеля или любых других проблем. Если увеличение будет чрезмерно резким, это может привести к серьезному повреждению APD, но ваш генератор, батареи и регуляторы были защищены.

Цикл зарядки литиевой батареи: плавать или не плавать?

Наши литиевые батареи не нуждаются в подзарядке.

Что касается цикла зарядки и наших аккумуляторов, им не нужно плавать. Когда вы полностью зарядите литиевые батареи, вы можете отключить зарядное устройство и оставить их на хранение. Учтите, что со временем батареи немного разряжаются, но это не повредит батарею. Может потребоваться долить их при извлечении из хранилища.Нет необходимости подзаряжать ваши Battle Born аккумуляторы.

Однако, если у вас есть фургон с батареей, подключенной к берегу, вам следует избегать работы ваших приборов с батареей. Если вы не используете выключатель в своей системе, у вас нет выбора, откуда поступать 12 В. Наша команда рекомендует, если у вас есть преобразователь выходного напряжения с фиксированным выходным напряжением, лучше всего использовать выключатель, чтобы вынуть батареи из цепи и дать им отдохнуть.

Если у вас есть многоступенчатое зарядное устройство или преобразователь, вы можете оставить батареи в цепи, потому что они смогут оставаться при приемлемом напряжении на последней стадии заряда.

При зарядке свинцово-кислотных аккумуляторов есть три основных этапа: накопление, абсорбция и плавание. Иногда для свинцово-кислотных аккумуляторов также требуются этапы выравнивания и техобслуживания. Это существенно отличается от зарядки литиевых батарей и их ступени постоянного тока и ступени постоянного напряжения. На этапе постоянного тока он будет поддерживать его в стабильном состоянии, пока батарея берет основную часть заряда. Как только будет достигнуто максимальное напряжение, зарядное устройство будет удерживать это напряжение, и ток начнет падать по мере того, как батарея будет заряжена.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов эта стадия постоянного напряжения обычно называется абсорбцией, и поскольку свинцово-кислотная батарея имеет более высокое сопротивление, зарядное устройство задействует стадию более высокой абсорбции в середине цикла зарядки. Вы можете проводить массовую зарядку на максимальном токе в течение нескольких часов, а затем вам придется подождать еще 2-3 часа, пока батарея будет заряжаться. Напротив, наши батареи будут оставаться на стадии постоянного тока или в течение почти всего цикла зарядки.

После достижения максимального напряжения 14,4 В аккумулятор в основном заряжается. Теперь мы просим вас удерживать это напряжение в течение 15-20 минут на каждой батарее. Батарея необязательно должна быть полностью заряжена, но это помогает сбалансировать ее. Напряжение ячейки начинает отделяться при максимальном напряжении. Как только это разделение напряжений произойдет, мы сможем сказать, какая ячейка заряжена больше, чем другие.

Как только мы это узнаем, система управления батареями (BMS) может инициировать цикл балансировки, в котором самые заряженные батареи обескровливаются через резистор, а затем все они могут вернуться к одному и тому же состоянию заряда.Хотя для нашей батареи не требуется абсорбции, мы используем стадию абсорбции в обычных зарядных устройствах для балансировки ячеек.

Все о мультибанковской зарядке:

Зарядка с несколькими банками — отличный способ сбалансировать последовательно соединенные аккумуляторные системы. При подключении положительного полюса к отрицательному для создания системы 24 В важно следить за тем, чтобы батареи были сбалансированы. Первая разрядившаяся батарея перейдет в режим отключения при низком напряжении, что приведет к срабатыванию другой батареи.В итоге вы получите систему с меньшей производительностью, чем вы думаете.

Это также применимо, когда в вашей системе происходит отключение высокого напряжения, поэтому выполнение этих шагов защитит вашу систему в любой из этих экстремальных ситуаций. Если вы будете часто заряжать их, они с большей вероятностью останутся в балансе, потому что BMS будет внутренне балансировать систему. В этом многоблочном зарядном устройстве выходные провода электрически изолированы и по-прежнему могут подключать каждый отдельный вывод к каждой батарее, не прерывая зарядки.Оба они будут готовы к разрядке и будут полностью заряжены.

Если вы хотите приобрести собственное зарядное устройство для нескольких банков, мы рекомендуем зарядное устройство Dual Pro Professional Series для вашей системы. Это также популярный выбор среди любителей ловли окуня. Он имеет особый алгоритм для наших батарей и предлагается с 2 или 4 вариантами выхода.

Какое правильное напряжение зарядки для литиевых батарей 12 В, 24 В и 48 В?

Параметры зарядки нашего Battle Born Battery следующие:

• Объем / абсорбция = 14.2–14,6 В.
• Float = 13,6 В или ниже.
• Нет эквалайзера (или, если возможно, установите его на 14,4 В).
• Нет температурной компенсации.
• Время всасывания составляет примерно 20 минут на одну батарею, если это возможно.

Для системы 12 В мы действительно хотим сделать акцент на достижении 14,2–14,6 В для объемного и абсорбционного, а также для плавающего значения 13,6 В или ниже.

Для системы 24 В мы предлагаем объемную скорость и скорость поглощения 28,4–29,2 В с плавающей точкой до 27,2 В или ниже.Никакого выравнивания не требуется, но, если это возможно, мы рекомендуем 28,8 В. Температурная компенсация также не требуется, а время поглощения составляет примерно 20 минут на одну батарею, если это возможно.

Для системы 48 В мы рекомендуем объемную скорость и скорость поглощения 57,4 В и плавающую с 56,5 В до 57 В. Иногда одна из батарей может вызвать отключение высокого напряжения в вашей системе. Внутренняя BMS батареи поможет справиться с отключением высокого напряжения. Наша команда хочет подчеркнуть, что в целом нет ничего плохого в том, чтобы поиграться со ставками оплаты для оптимизации вашей системы.

Сколько времени нужно для зарядки литиевых батарей?

Один из наших наиболее часто задаваемых вопросов — «сколько времени нужно для зарядки литиевых батарей?»

Наши эксперты отмечают, что время зарядки зависит от конкретного зарядного устройства в вашей системе. Литий-ионные батареи имеют низкое внутреннее сопротивление, поэтому они принимают на себя весь ток, подаваемый в текущем цикле зарядки. Например, если у вас есть зарядное устройство на 50 ампер и одна батарея на 100 ампер-час, разделите 100 ампер на 50, чтобы получить время зарядки 2 часа.

Другой пример: у вас есть пять аккумуляторов на 100 Ач (ампер-час), всего 500 Ач и зарядное устройство на 100 А. Зарядка с нуля до 100 процентов займет около 5 часов с учетом времени, достаточного для балансировки цикла зарядки. Мы не рекомендуем вам превышать эту скорость зарядки, так как это может привести к сокращению срока службы батареи. В экстренной ситуации аккумулятор можно заряжать быстрее, если это необходимо, но мы не рекомендуем вам брать в привычку экстренную зарядку аккумулятора.

Если у вас есть дополнительные вопросы по зарядке литиевых батарей, наш канал YouTube и раздел часто задаваемых вопросов на нашем веб-сайте предлагают обширную информацию.Нужна дополнительная помощь? Направляйте свои вопросы нашим специалистам по продажам и техническим вопросам, позвонив им по телефону 855-292-2831 или отправив электронное письмо на адрес [адрес электронной почты защищен].

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь. Наши специалисты по продажам и обслуживанию клиентов из Рино, штат Невада, готовы ответить на ваши вопросы по телефону (855) 292-2831!

Также присоединяйтесь к нам в Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут способствовать вашему образу жизни, увидеть, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти на рынок и остаться там.

Присоединяйтесь к нашему списку контактов

Подпишитесь сейчас на новости и обновления в свой почтовый ящик.

Как заряжать литий-ионные аккумуляторы, литий-полимерные аккумуляторы и литий-железо-фосфатные элементы, включая зарядные устройства для литиевых аккумуляторов.

Зарядка литий-ионного аккумулятора

Basics

Эти примечания в равной степени относятся и к литию. ионные и литий-полимерные батареи.Химия в основном такая же для два типа аккумуляторов, поэтому методы зарядки литий-полимерных аккумуляторов могут использоваться для литий-ионных аккумуляторов.
Зарядка лития-фосфата железа 3,2 вольт ячейки идентичны, но фаза постоянного напряжения ограничена 3,65 вольт.

Литий-ионный аккумулятор легко заряжается. Безопасная зарядка — это труднее. Основной алгоритм — зарядка при постоянном токе (от 0,2 C до 0,7 C в зависимости от производителя), пока батарея не достигнет 4.2 Vpc (вольт на ячейке) и удерживайте напряжение на уровне 4,2 В, пока ток заряда не упадет. до 10% от первоначальной ставки начисления. Условием прекращения является падение ток заряда до 10%. Максимальное напряжение зарядки и ток завершения незначительно варьируется в зависимости от производителя.

Однако таймер заряда должен быть включены для безопасности.

Заряд не может быть прекращен напряжением. В Емкость, достигнутая при 4,2 В на ячейку, составляет всего от 40 до 70% полной мощности если не заряжается очень медленно.По этой причине вам нужно продолжать заряжать до тех пор, пока ток не упадет, и прекратить работу на низком токе.

Это Важно отметить, что непрерывная подзарядка неприемлема для литиевых аккумуляторов. батареи. Литий-ионная химия не может принять перезарядку, не вызывая повреждение элемента, возможно, отслоение металлического лития и превращение опасно.

Плавающая зарядка, тем не менее, является полезным вариантом. Проблема безопасности с поддержанием постоянного заряда аккумулятора — это то, что если зарядное устройство должно как-то сойти с ума и подать более высокое напряжение могут быть проблемы.Так что по логике, чем короче включается зарядное устройство, тем меньше вероятность заряда при подключении к аккумулятору выйдет из строя. Однако есть еще один Метод безопасности, плата защиты батареи, которая должна быть включена либо на аккумулятор или в другой цепи между аккумулятором и зарядным устройством. BPB (также известная как PCB для «платы защиты») или другое управление батареей. цепь остановит заряд, если напряжение станет слишком высоким.

Иногда возникает вопрос «Каков эффект от зарядки менее 4,2 вольт?» В отличие от других батарей химии аккумулятор будет заряжаться, но никогда не достигнет полной зарядки, это будет взиматься только частичная оплата. Причина этого в том, что ионы помещаются в анодные или катодные кристаллы требуют большего напряжения, чем простой напряжение электрохимической ячейки. Чем выше напряжение, тем больше ионов может быть вставлен. Ссылка на эту страницу содержит наши исследования и некоторые количественные данные. от относительной емкости заряженных литий-ионных аккумуляторов ниже 4.2 вольт. Преимущество зарядки при более низком напряжении заключается в том, что срок ее службы сокращается. резко вверх.

Эта ссылка показывает, как литиевое железо Емкость фосфатных аккумуляторов изменяется в зависимости от напряжения заряда. Напряжение заряда эксперименты с литий-железо-фосфатными батареями, показывающие, как меняется емкость с зарядным напряжением.

Медленная зарядка ионно-литиевых батарей

Когда скорость заряда во время фазы постоянного тока низкая, процесс зарядки будет тратить меньше времени во время хвоста постоянного напряжения.Если вы заряжаете ниже около 0,18 ° C, при достижении 4,2 вольта ячейка практически заполнена. Этот может использоваться как альтернативный алгоритм начисления. Просто зарядите ниже 0,18C постоянный ток и прекратить заряд, когда напряжение достигнет 4,2 вольт на ячейку.

Безопасность

Каждый литий-ионный аккумулятор должен иметь метод поддержания баланса клеток и предотвращения их чрезмерно разряжены. Обычно это делается с помощью доски безопасности, которая контролирует зарядка и разрядка пакета и предотвращение опасных вещей.Технические характеристики этих досок безопасности продиктованы производителем ячейки, и может включать в себя следующее:

• Защита от обратной полярности
• Температура заряда — нельзя заряжать при температуре ниже 0 ° C или выше 45 ° C.
• Зарядный ток не должен быть слишком большим, обычно ниже 0,7 С.
• Защита от тока разряда для предотвращения повреждений из-за короткого замыкания схемы.
• Напряжение заряда — постоянный предохранитель размыкается при слишком высоком напряжении. прикладывается к клеммам АКБ
• Защита от перезарядки — останавливает заряд при напряжении на ячейку поднимается выше 4,30 вольт.
• Защита от чрезмерной разрядки — прекращает разрядку, когда аккумулятор напряжение падает ниже 2,3 В на элемент (зависит от производителя).
Предохранитель
• A срабатывает, если аккумулятор когда-либо подвергается воздействию высоких температур. выше 100 ° С.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов »Зарядка литий-ионных аккумуляторов» Примечания по электронике

Для правильной работы литий-ионных, литий-ионных аккумуляторов они должны быть правильно заряжены, иначе они не будут работать правильно.

---

Литий-ионная батарея Включает:
Литий-ионная технология Типы литий-ионных аккумуляторов Литий-полимерный аккумулятор Литий-ионная зарядка Литий-ионные преимущества и недостатки

Аккумуляторная технология включает: Обзор аккумуляторной технологии Определения и термины батареи NiCad NiMH Литий-ионный Свинцово-кислотные

---

Литий-ионные, литий-ионные аккумуляторы обеспечивают отличный уровень производительности.Чтобы извлечь из них максимум пользы, их необходимо правильно заряжать.

Если зарядка ионно-литиевых аккумуляторов не выполняется надлежащим образом, их работа может быть нарушена, и они могут даже выйти из строя, поэтому следует соблюдать осторожность.

Правильная зарядка литий-ионных аккумуляторов обеспечивает максимальную производительность и длительный срок службы. В результате зарядка литий-ионного аккумулятора обычно осуществляется в сочетании с системой управления аккумулятором. Это контролирует уровень заряда, разряда и скорость, с которой это может произойти.

Заряжается литий-ионный аккумулятор электроинструмента

Литий-ионный заряд / разряд

Проще говоря, зарядку и разрядку ионно-литиевой батареи относительно легко объяснить.

Когда ионно-литиевый элемент или батарея разряжается, они подают ток во внешнюю цепь. Внутри анода в процессе окисления высвобождаются ионы лития, которые переходят на катод. Электроны от созданных ионов текут в противоположном направлении, попадая в электрическую или электронную схему, на которую подается питание.Затем ионы и электроны реформируются на катоде.

Этот процесс высвобождает химическую энергию, которая хранится в клетке в виде электрической энергии.

Во время цикла зарядки реакции происходят в обратном направлении, когда ионы лития проходят от катода через электролит к аноду. Электроны, обеспечиваемые внешней схемой, затем объединяются с ионами лития, чтобы обеспечить накопленную электрическую энергию.

Следует помнить, что процесс зарядки не является полностью эффективным — некоторая энергия теряется в виде тепла, хотя обычно уровень эффективности составляет около 95% или немного меньше.

Электронные условия зарядки литий-ионного аккумулятора

С точки зрения электроники процесса зарядка литий-ионных аккумуляторов сильно отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов. Невозможно использовать одни и те же электронные схемы для их зарядки по разным причинам.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов зависит от напряжения, а не от тока. Таким образом, зарядка литий-ионных аккумуляторов больше похожа на зарядку свинцово-кислотных аккумуляторов.

Одно из отличий от зарядки литий-ионных аккумуляторов состоит в том, что они имеют более высокое напряжение на элемент — от 3,7 до 4 В на элемент по сравнению с 1,2 В. l

Литий-ионные элементы

также требуют гораздо более жестких допусков по напряжению при обнаружении полного заряда, и после полной зарядки они не позволяют или не требуют подзарядки тонким или плавающим током. Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полного заряда, поскольку литий-ионные батареи не переносят перезарядки.Они перегреваются, и это сокращает их жизнь, но в экстремальных обстоятельствах это может привести к возгоранию или даже взрыву.

Типичная кривая разрядки потребительского литий-ионного элемента

Большинство ориентированных на потребителя литий-ионных аккумуляторов заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это имеет допуск около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого значения вызывает нагрузку на элемент и приводит к окислению, которое сокращает срок службы и емкость. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.

Показанная выше кривая разряда типична для литий-ионного элемента в форме оксида лития-кобальта.Различные типы ионно-литиевых элементов имеют немного разные напряжения, но все они будут иметь одинаковую форму кривых разряда.

Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:

• Заряд постоянным током: На первом этапе зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента контролируется зарядный ток. Обычно это значение составляет от 0,5 до 1,0 C. (Примечание: для аккумулятора емкостью 2000 мАч скорость заряда будет составлять 2000 мА при скорости заряда C).

  Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется максимальная скорость заряда 0,8 ° C.

  На этом этапе напряжение на литиево-ионном элементе увеличивается при постоянном токе заряда. Время зарядки для этого этапа может составлять около часа.

• Заряд насыщения: Через некоторое время пик напряжения составляет около 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны перейти на вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения.Поддерживается постоянное напряжение 4,2 вольта, и ток будет постоянно падать.

  Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального. Время зарядки для этого этапа может составлять около двух часов в зависимости от типа аккумулятора, производителя и т. Д.

Эффективность заряда, то есть количество заряда, удерживаемого батареей или элементом, по сравнению с количеством заряда, поступающего в элемент, является высоким. Эффективность зарядки может составлять от 95 до 99%.Это отражается на относительно низких уровнях повышения температуры ячеек.

Многие элементы теперь предназначены для быстрой зарядки, хотя в пределах номинальных значений для элемента этот процесс может сократить срок службы батареи, и необходимо найти баланс между удобством и сроком службы.

Меры предосторожности при зарядке литий-ионного аккумулятора

Принимая во внимание количество энергии, хранящейся в ионно-литиевых батареях, их химический состав и т. Д., Необходимо обеспечить, чтобы батареи были заряжены надлежащим образом и с помощью соответствующих зарядных устройств и оборудования.

Зарядные устройства или аккумуляторные батареи

для литий-ионных аккумуляторов включают в себя различные механизмы для предотвращения повреждений и опасности. Часто эти механизмы предусмотрены в аккумуляторном блоке, который затем можно использовать с простым зарядным устройством.

Механизм, необходимый литиево-ионной батарее для зарядки и разрядки, включает:

• Ток заряда: Ток заряда должен быть ограничен для литий-ионных аккумуляторов. Обычно максимальное значение составляет 0,8 ° C, но для обеспечения некоторого запаса чаще устанавливаются более низкие значения.Некоторые батареи могут заряжаться быстрее.

  Даже для батарей или элементов, которые могут выдерживать более высокие токи заряда, это влияет на срок службы. Если можно снизить скорость зарядки и не использовать быструю зарядку, это увеличит срок службы элемента.

• Температура заряда: Следует контролировать температуру заряда литий-ионного аккумулятора. Элемент или аккумулятор нельзя заряжать при температуре ниже 0 ° C или выше 45 ° C.

  Литий-ионные элементы и батареи

  лучше всего работают при комнатной температуре, поэтому зарядка в указанных пределах обеспечивает наилучшую зарядку, а также продлевает срок службы батареи.

• Ток разряда: Защита по току разряда необходима для предотвращения повреждения или взрыва в результате короткого замыкания. Для конкретного аккумуляторного блока будет установлен предел, и его не следует превышать. Принимая во внимание огромное количество запасенной энергии, превышение пределов может привести к пожару или даже впечатляющему взрыву.

  Обычно аккумуляторные блоки имеют схему управления зарядкой / разрядкой, чтобы гарантировать, что допустимый ток не будет превышен, но всегда лучше не перенапрягать их.

  Различные типы литий-ионных аккумуляторов могут обеспечивать разные возможности — в результате фактический тип литий-ионных аккумуляторов, который нужно выбрать, будет зависеть от области применения и требуемой способности по току / разрядке.

• Перенапряжение: Защита от перенапряжения заряда необходима для предотвращения подачи слишком высокого напряжения на клеммы аккумулятора.Если позволить зарядному напряжению слишком высоко подняться, это может привести к повреждению.

• Защита от перезарядки: Схема защиты от перезарядки требуется для остановки процесса зарядки литий-ионных аккумуляторов, когда напряжение на элемент превышает 4,30 вольт. Чрезвычайно важно не перезаряжать литиевый аккумулятор. Система управления аккумулятором должна обеспечивать защиту от перезарядки.
• Защита от обратной полярности: Защита от обратной полярности литий-ионного аккумулятора необходима, чтобы гарантировать, что аккумулятор не заряжается в неправильном направлении, так как это может привести к серьезным повреждениям или даже взрыву.
• Чрезмерная разрядка Li-Ion: Защита от чрезмерной разрядки необходима для предотвращения падения напряжения аккумулятора ниже 2,3 В в зависимости от производителя.
• Перегрев: Защита от перегрева часто включается, чтобы предотвратить работу батареи, если температура поднимется слишком высоко. Температура выше 100 ° C может нанести непоправимый ущерб.

При использовании литий-ионного аккумулятора обязательно использовать зарядное устройство производителя, потому что в зарядном устройстве и аккумуляторном блоке могут использоваться различные элементы защиты в зависимости от конструкции.

Литий-ионный заряд, циклы разрядки

Срок службы литий-ионных элементов и батарей часто выражается числом циклов заряда-разряда, которые они выдерживают до того, как их способность удержания заряда упадет.

Хотя литий-ионные элементы имеют так называемый календарный срок службы — их срок службы с точки зрения истекшего времени, даже если они не используются, другим важным фактором является количество циклов заряда-разряда, которые они могут выдержать. Обычно именно это, а не календарный срок службы означает конец полезного срока службы литий-ионного элемента.

По другим характеристикам литий-ионный аккумулятор лучше конкурентов. Было показано, что он способен выдерживать около 1000 циклов зарядки / разрядки при очень осторожном использовании и при этом сохранять 80% своей начальной емкости.

Ni-Cads обеспечивают до 500 циклов, хотя это очень зависит от способа их использования. Плохо обработанная клетка может дать только 50 или 100. NiMH клетки еще хуже, и это одна из основных областей развития. Они могут дать только 500 циклов в лучшем случае, прежде чем их емкость упадет до 80% от начального рейтинга заряда.

Также обнаружено, что литий-ионные элементы и батареи не страдают от эффекта памяти, который был очевиден для никель-кадмиевых аккумуляторов. Эффект памяти становился очевидным, если клетки разряжались лишь частично каждый раз при их использовании. Со временем они «вспомнили» уровень разряда, и их емкость соответственно уменьшилась. В результате было хорошо периодически выполнять полную разрядку ячеек. Это не так для литий-ионных элементов.

Зарядка и разрядка ионно-литиевых батарей является ключом к их работе и долгой работе.Обычно в аккумуляторные блоки встроены микросхемы управления батареями. Это управляет зарядкой и разрядкой литий-ионного аккумулятора. Таким образом, пользователь может подключить аккумулятор к зарядному устройству и оставить его заряжаться, зная, что его не нужно отключать через определенное время. Микросхема управления батареей также гарантирует, что батарея не разряжается слишком далеко. Проблема заключается в том, чтобы убедиться, что руководство батареи понимает точное состояние заряда батареи.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы ВЧ разъемы Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Лучшие зарядные устройства для литиевых батарей и зачем они вам

Многие автофургоны обратились к передовой технологии литиевых батарей для удовлетворения своих потребностей в энергии по многим причинам. У них много преимуществ по сравнению с традиционными свинцово-кислотными батареями глубокого разряда. Они меньше весят, обладают большей мощностью, более длительным сроком службы, не требуют обслуживания и более экологичны. Вы также получите более быструю зарядку, чем свинцово-кислотные аккумуляторы.

Благодаря всем этим преимуществам, зарядное устройство для литиевых батарей внезапно становится необходимым. Давай узнаем почему!

Что такое зарядное устройство для литиевой батареи?

Подобно свинцово-кислотной системе зарядки, зарядное устройство для литиевых аккумуляторов представляет собой устройство ограничения напряжения, которое способствует безопасной зарядке аккумуляторов. Но на этом сходство в значительной степени заканчивается.

Эти два типа батарей имеют разный химический состав для выработки энергии, поэтому им нужны соответствующие зарядные устройства, чтобы удовлетворить эти химические потребности.Зарядные устройства для литиевых батарей могут безопасно заряжать литиевые батареи при гораздо более высоком напряжении (перевод: более быстрая зарядка!). В то же время они обеспечивают химическое взаимодействие в течение более длительного срока службы (перевод: меньшее количество заменяемых батарей).

Можно ли заряжать литиевую батарею с помощью обычного зарядного устройства?

А ты можешь? Абсолютно. Вы должны? Этот вопрос заслуживает более подробного ответа.

Если вы использовали обычное зарядное устройство, литиевая батарея заряжалась. Однако он заряжался бы намного медленнее.Свинцово-кислотные зарядные устройства конструктивно используют более низкое напряжение. Если бы они не ограничивали напряжение значительно, батареи могли бы перегреться, что привело бы к возгоранию или даже взрыву! Но есть еще кое-что.

При выборе свинцово-кислотных зарядных устройств по сравнению с литиевыми, определите диапазон напряжений двух аккумуляторов. Свинцово-кислотный аккумулятор в состоянии покоя полностью заряжается при напряжении 12,6–12,8 В. В состоянии покоя литиевая батарея не будет полностью заряжена, пока не достигнет 13,3–13,4 В.

Поскольку свинцово-кислотные зарядные устройства должны использовать более низкое напряжение для зарядки аккумуляторов, они могут заполнить только около 80% литиевых аккумуляторов, что плохо для аккумулятора (и для RVer, нуждающегося в электроэнергии!).Он подчеркивает химический состав лития и сокращает срок службы батареи.

Таким образом, вам не только потребуется намного больше времени для зарядки с помощью обычного свинцово-кислотного зарядного устройства, но вы также повредите свои литиевые батареи. Эти проблемы бросают вызов двум лучшим преимуществам литиевых батарей!

Trending17 приложений, которые должны быть у каждого RVer и Camper

Зачем вам зарядное устройство для литиевой батареи

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов

заряжает соответствующие аккумуляторы в пять раз быстрее, чем свинцово-кислотные зарядные устройства.Если этого недостаточно для поддержки этого обновления, давайте рассмотрим еще несколько факторов.

Напряжение свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого цикла постоянно падает по мере разряда, а также при увеличении нагрузки.

Это не относится к литий-ионным батареям, которые могут обеспечивать пиковую мощность, а также постоянное напряжение независимо от нагрузки. Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов способствует повышению эффективности аккумулятора и процессу хранения.

Как упоминалось ранее, диапазон напряжения свинцово-кислотных илитиевые батареи имеют значение. Поскольку свинцово-кислотный аккумулятор полностью заряжен при напряжении 12,7–12,8 В, большинство свинцово-кислотных зарядных устройств не будут снова начинать массовую зарядку, пока заряд аккумулятора не упадет ниже 12,5–12,7 В. Итак, если вы используете свинцово-кислотное зарядное устройство для литиевой батареи, вам придется использовать почти всю накопленную энергию литиевой батареи, прежде чем свинцово-кислотное зарядное устройство снова начнет ее заряжать.

Как это выглядит для среднего RVer? Для иллюстрации воспользуемся примером, связанным с солнечной зарядкой.

Даже если солнце ярко светит, свинцово-кислотный солнечный контроллер заряда не начнет заряжать литиевую батарею, пока заряд не упадет в достаточной степени.Он будет продолжать заряжаться, и вы потеряете возможность подзаряжать свои батареи в светлое время суток!

Это лишь один из многих примеров, показывающих, что вам нужно зарядное устройство для литиевых батарей, если вы используете литиевые батареи.

На что обращать внимание при выборе зарядного устройства для литиевой батареи

При выборе зарядного устройства для литиевой батареи необходимо учитывать несколько факторов.

TrendingTop 5 сожалений о покупке пятого колеса

Во-первых, убедитесь, что входное напряжение (величина напряжения, которую вы собираетесь сразу подать в аккумуляторную батарею) не превышает того, что может выдержать конкретное зарядное устройство.В противном случае это приведет к повреждению внутренних компонентов.

Дополнительно проверьте выходное напряжение зарядного устройства, которое должно быть совместимо с аккумулятором. Регулировка напряжения жизненно важна, потому что литиевые батареи чувствительны к перенапряжению.

Затем рассмотрите рейтинг вашей батареи / батарей в ампер-часах. Вы не хотите покупать зарядное устройство, у которого номинальная мощность в ампер-часах ниже, чем у вашей батареи.

Наконец, подумайте о процессе охлаждения зарядного устройства и стоимости батарей, потому что стоимость всегда имеет значение! Вам нужна литиевая батарея и зарядное устройство высочайшего качества, которые вы можете себе позволить.

Лучшие зарядные устройства для литиевых аккумуляторов

Теперь, когда у вас есть элементарное представление о функциях зарядного устройства для литиевых батарей и его преимуществах, пора отправиться за покупками. Вот наши основные рекомендации:

Зарядное устройство для литиевых батарей Progressive Dynamics

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов Progressive Dynamics PD9160ALV — это хорошо зарекомендовавший себя преобразователь / зарядное устройство на 60 А. Он обеспечивает отфильтрованное питание постоянного тока, обеспечивая правильное управление литиевой батареей.

Это устройство ограничивает ток электроникой для автоматического снижения выходного напряжения.В свою очередь, это предотвращает перегрев и повреждение компонентов. Он также использует автоматическую тепловую защиту для снижения выходной мощности зарядного устройства до безопасного уровня, если температура устройства слишком высока.

Это зарядное устройство обеспечивает зарядку при постоянном токе / постоянном напряжении (CC / CV) в соответствии с рекомендациями производителей литиевых батарей. Вы можете подключать его как параллельно, так и последовательно, и он оснащен надежным охлаждающим вентилятором, который работает в условиях высоких нагрузок.

Trending5 товаров ИКЕА, необходимых для вашего дома на колесах

Рецензенты отмечают, что установка этого устройства очень проста с двумя простыми проводными соединениями.

Розничная цена этого устройства составляет около 220 долларов.

Зарядное устройство Victron BlueSmart IP65

Victron Blue Smart IP65 имеет встроенный BlueTooth, поэтому вы можете легко контролировать его изнутри или снаружи вашего оборудования. Это мощное водонепроницаемое зарядное устройство весом менее двух фунтов имеет семиступенчатый алгоритм зарядки. Это увеличивает производительность вашего аккумулятора / аккумуляторов, сохраняя при этом их работоспособность.

При подключении к сильно разряженной батарее это зарядное устройство будет принудительно подавать на нее слабый ток, пока не будет достигнуто надлежащее напряжение.После этого возобновится обычная зарядка.

Это зарядное устройство поставляется с проушинами / кольцевыми клеммами и зажимами «крокодил» для легкого подключения.

Рецензентам нравится функциональность приложения Victron, которая позволяет просматривать историю циклов зарядного устройства. Вы увидите гистограмму, и нажатие на любую из полос покажет вам продолжительность и общее количество А (ампер-часов), доставленных на каждом этапе!

Розничная цена BlueSmart IP65 составляет около 150 долларов.

Интеллектуальное зарядное устройство Orion TR

Orion TR Smart Charger — еще одно трехступенчатое зарядное устройство (накопительное, абсорбирующее и плавающее) с BlueTooth от Victron Energy.Он подходит для систем 12 В или 24 В, так что вы можете использовать его как со свинцово-кислотными, так и с литиевыми батареями.

Victron делает эти блоки доступными до 400 Вт, и вы можете объединить несколько блоков для увеличения выходной мощности.

Лучше всего то, что вы можете удаленно контролировать, программировать и управлять им через Bluetooth. Orion TR также может определять работу двигателя, что позволяет дополнительно экономить заряд аккумулятора.

Это зарядное устройство продается по цене около 265 долларов.

В заключение, есть о чем подумать при выборе зарядного устройства для литиевых батарей.Но самое главное, что вы можете сделать, — это каждый раз использовать литиевое зарядное устройство вместо свинцово-кислотного!

Последнее обновление 2021-07-24 / Партнерские ссылки / Изображения из API рекламы продуктов Amazon

Могу ли я зарядить литиевый аккумулятор с помощью свинцово-кислотного зарядного устройства?

Для литиевых батарей требуется тип заряда постоянного тока / постоянного напряжения (CC / CV) с простыми стадиями накопления, поглощения и плавающего заряда.

Многие свинцово-кислотные зарядные устройства имеют встроенные ступени десульфатации и выравнивания, которые генерируют высокие напряжения до 15.3-15,8В в аккумулятор. Это действительно важно для правильной зарядки и обслуживания свинцово-кислотных аккумуляторов, чтобы избежать расслоения электролита и обеспечить надлежащее выравнивание напряжения на элементах, но это определенно не подходит для аккумуляторов LiFePO4. Это может значительно сократить срок службы элементов из-за регулярной зарядки от перенапряжения или вызвать необратимое повреждение аккумулятора.

Многие свинцово-кислотные зарядные устройства имеют автоматическое выравнивание, которое нельзя отключить. Когда срабатывают эти этапы, они заставят почти все качественные LiFePO4 батареи на рынке с внутренней BMS перейти в режим защиты от отключения высокого напряжения примерно на 15.0 В — батарея размыкает цепь, зарядное устройство и все нагрузки отключаются перед повторным запуском после сброса (если он сбрасывается автоматически — не все BMS будут делать это автоматически). Для тех, кто этого не делает, батарея разомкнута и отключается, пока вы не поймете и не предпримете меры по ее сбросу. Для тех, кто это делает, вы получаете сценарий включения / выключения / включения / выключения в течение многих часов, что приводит к плохой производительности зарядки и иногда никогда не выходит из этих этапов в течение многих часов.

Независимо от того, что они говорят в своем маркетинге (что на самом деле все это — выдуманный маркетинговый ход) о своих якобы волшебных батареях, которые можно использовать с любым зарядным устройством, это совершенно неверно и демонстрирует полное непонимание Химия LiFePO4, узкий диапазон напряжений, в котором он работает, и эффекты использования многоступенчатого свинцово-кислотного зарядного устройства для зарядки ячеек LiFePO4.

Это гораздо больше, чем просто набросок выше, но он попадает в очень техническое обсуждение, которое приведено ниже, если вам нужна дополнительная информация.

Во-первых, важно понимать диапазон напряжений, в котором работает каждый тип батареи. Свинцово-кислотная батарея обычно полностью заряжается при напряжении 12,6–12,8 В, тогда как батарея LiFePO4 составляет 13,3–13,4 В. Свинцово-кислотный аккумулятор. Аккумуляторы LiFePO4 работают в очень узком диапазоне напряжений — всего 0,5 В от полного заряда до 20%.Даже при 25% -ном уровне заряда он по-прежнему будет около 12,8 В, тогда как свинцово-кислотный аккумулятор при 25% -ном уровне заряда составляет около 11,7 В с диапазоном более 1,1 В.

Теперь поговорим о зарядке …

Зарядные устройства LiFePO4 практически всех крупных и уважаемых брендов ограничивают напряжение заряда до 14,6 В. Это важно для ограничения напряжения, подаваемого на батарею в целом, и для сохранения максимального значения для отдельных последовательно соединенных ячеек.65В. Свинцово-кислотные зарядные устройства будут регулярно заряжать выше этого напряжения, что может привести к перезарядке ячеек (если не ограничено должным образом BMS) или вызвать проблему с отключением высокого напряжения, описанную выше. Элементы LiFePO4 нуждаются в простом профиле накопительного / абсорбционного заряда с последующим возвратом в режим питания (все еще обычно называемый плавающим, но действует иначе, чем плавающий этап свинцово-кислотного зарядного устройства), который поддерживает напряжение на уровне около 13,6 В и поддерживает любые нагрузки, получаемые от батареи. . Ступени абсорбции чрезвычайно короткие, так как напряжение увеличивается до 14.6V очень быстро в конце цикла зарядки.

Это отличается от свинцово-кислотного зарядного устройства, которое будет заряжать в основной фазе примерно до 80% при полном токе и повышающемся напряжении, при этом он переходит в этап абсорбции с постоянно уменьшающимся током, сохраняя при этом максимальное напряжение в течение многих часов. Это может занять от 2 до 8 часов (в зависимости от марки зарядного устройства) до перехода в режим плавания, а для полной зарядки аккумулятора до 100% требуется много часов. Большинство из них основаны на времени и никогда не смогут полностью зарядить аккумулятор LiFePO4.Свинцово-кислотное зарядное устройство продолжает подавать небольшой ток в батарею — подумайте о постоянном заряде, независимо от того, есть ли нагрузка для поддержания элементов питания. Если размер зарядного устройства меньше размера, то этап абсорбции может никогда не закончиться (из-за нагрузок на систему) и вернется в режим плавания по истечении заданного времени. На самом деле он может не достичь 100% заряда. Поскольку свинцово-кислотное зарядное устройство переходит на абсорбцию намного раньше, чем зарядное устройство для LiFePO4, вы всегда рискуете никогда не зарядить аккумулятор LiFePO4 полностью с помощью свинцово-кислотного зарядного устройства.

Одна из самых неприятных проблем при использовании свинцово-кислотного зарядного устройства для зарядки LiFePO4-аккумулятора — это предварительно установленные настройки напряжения в алгоритме зарядки для повторного запуска стадии объемной зарядки. Поскольку свинцово-кислотный аккумулятор полностью заряжен при 12,7–12,8 В, почти все свинцово-кислотные зарядные устройства не запускают повторный запуск массового заряда, пока оно не упадет ниже 12,5–12,7 В, поскольку его не нужно заряжать, пока не упадет напряжение небольшая сумма от полной. Используя это зарядное устройство для зарядки аккумулятора LiFePO4, оно не будет повторно запускать массовую зарядку до тех пор, пока уровень заряда аккумулятора LiFePO4 не снизится примерно до 20-25% при том же напряжении, что и свинцово-кислотный аккумулятор.Вы должны использовать почти всю емкость LiFePO4 аккумуляторов, прежде чем свинцово-кислотное зарядное устройство снова начнет заряжаться. Специальное зарядное устройство для LiFePO4 запускает стадию накопления для начала перезарядки, как правило, при напряжении 13,1-13,2 В, гарантируя, что начнется повторная зарядка, когда он все еще находится на высоком уровне заряда, а не на очень низком уровне заряда, когда будет слишком поздно. Подумайте об этом, используя солнечную батарею для зарядки батарей. Когда солнце встает утром, свинцово-кислотный солнечный контроллер заряда может вообще не начинать зарядку независимо от времени суток, если он думает, что батарея уже заряжена на основе напряжения, которое он считывает, поскольку повторное напряжение нарастает. не было встречено.Он просто останется в плавающей стадии. Вы можете потерять часть или весь дневной солнечный свет, прежде чем вообще зарядите аккумулятор, в результате чего у вас останется мало заряда или потенциально разряженные батареи на ночь.

Вы можете использовать свинцово-кислотное зарядное устройство переменного тока в постоянный с питанием от сети, так как эффективность и продолжительность заряда не имеют большого значения, оно не должно иметь автоматических режимов десульфатации или выравнивания. Если это так, не используйте его, так как высока вероятность повреждения элементов или аккумулятора.Это может значительно сократить срок службы батареи. Если он имеет простой профиль накопительной / абсорбционной / плавающей зарядки, то его можно использовать для подзарядки аккумулятора, но после зарядки его необходимо отключать и не оставлять в режиме непрерывной зарядки / обслуживания. Он также должен иметь максимальное выходное напряжение 14,4–14,6 В. Когда дело доходит до зарядных устройств постоянного тока постоянного тока и контроллеров солнечных батарей, вы должны заменить их на конкретные модели LiFePO4. Эффективное использование ограниченной мощности солнечной энергии и солнечного света в день или ограниченное время вождения с зарядкой от генератора имеет решающее значение.Вам нужно максимально использовать энергию этих источников.

В конечном счете, если бы это было так же просто, как использование свинцово-кислотных зарядных устройств, то такие компании, как REDARC, Enerdrive, Victron, Projecta, Intervolt и все другие поставщики зарядных устройств в стране, которые производят зарядные устройства для LiFePO4, не потратили бы десятки и сотни тысяч долларов на разработку конкретных моделей LiFePO4.

В месяц мы получаем десятки звонков от недовольных клиентов (и торговых посредников), в частности, по поводу этой дезинформации от продавцов других брендов.Они обнаруживают, что их зарядные устройства просто не работают так, как им обещали, и им приходится модернизировать системы зарядки после того, как недобросовестные продавцы нестандартных аккумуляторов лишили их с трудом заработанных денег.

Если вам нужны батареи LiFePO4 с долговечностью, надежностью и непревзойденной производительностью, свяжитесь с нами сегодня и спросите о литий-железо-фосфатных батареях AllSpark и зарядном устройстве, разработанном специально для аккумуляторов LiFePO4, которые эффективны и безопасны для ваших новых инвестиций.

Catchya Offroad
Jason

Зарядка аккумулятора | Литиевый концентратор

Литий-ионный аккумулятор Окружающая среда

Батареи следует хранить и устанавливать в чистом, прохладном и сухом месте, избегая попадания воды, масла и грязи на батареи. Если позволить любому из этих материалов накапливаться на батареях, может произойти трекинг и утечка тока, что приведет к саморазряду и возможному короткому замыканию. Зарядные устройства также следует устанавливать в хорошо вентилируемых, чистых и легко доступных местах.Рекомендуемый диапазон рабочих температур составляет от -20 ° C до + 50 ° C (от -4 ° F до 122 ° F) при влажности <90%. Повышенная температура электролита батареи> 80 ° F (27 ° C) сокращает срок службы, а более низкая температура электролита батареи <80 ° F (27 ° C) снижает производительность батареи. Важно свести к минимуму перепады температуры между элементами, поэтому не размещайте батареи там, где они слишком плотно прилегают. Между батареями должно быть не менее 0,50 дюйма (12,7 мм) свободного пространства.В аккумуляторах глубокого цикла нет жидкости. Поскольку химический состав твердый, аккумулятор можно устанавливать в любом направлении, и не стоит беспокоиться о растрескивании свинцовых пластин из-за вибрации.

Литий-ионный уровень заряда

Правильная зарядка необходима для максимального повышения производительности аккумулятора. Оба занижают срок службы батареи. Большинство зарядных устройств автоматические и предварительно запрограммированные, в то время как другие являются ручными и позволяют пользователю устанавливать значения напряжения и тока.Никогда не заряжайте замерзший аккумулятор. Ионные аккумуляторы глубокого цикла можно использовать при температуре ниже точки замерзания, но зарядка при температуре ниже точки замерзания вызывает гальванику / кристаллизацию, которая ослабляет аккумулятор, повышая вероятность его выхода из строя из-за вибрации или жесткого использования. Избегайте зарядки при температуре выше 122 ° F (50 ° C).

Зарядный профиль

Для аккумуляторов Ionic 12V Deep Cycle необходимо настроить профиль зарядного устройства на зарядку до 14,6 В в течение 30 минут, а затем постоянную зарядку при 13,8 В. Для аккумуляторов 24 В Deep Cycle необходимо настроить профиль зарядного устройства на зарядку до 29.2 вольта в течение 30 минут, а затем подзарядка при 27,6 вольт. Для аккумуляторов с глубоким циклом 48 В необходимо настроить профиль зарядного устройства на зарядку до 58,4 В в течение 30 минут, а затем постоянную зарядку при 55,2 В. Обратите внимание, что все аккумуляторы на 12 В более 12 Ач, соединенные последовательно, необходимо заряжать индивидуально на 12 В. Наша батарея 12 В 12 Ач имеет специальную схему, которая позволяет заряжать батареи последовательно, как при зарядке с помощью зарядного устройства 24 В).

Медленная или быстрая зарядка

Напряжение зарядного устройства всегда должно соответствовать напряжению аккумулятора или меньше.Новейшие ионные зарядные устройства можно оставлять подключенными и постоянно включенными. Зарядные устройства, которые не имеют функции «непрерывного заряда», должны быть сняты с производства после завершения процесса зарядки. Для медленной зарядки батареи используйте зарядное устройство с силой тока, составляющей около 10 процентов от общей суммы ампер-часов батареи. Для быстрой зарядки используйте выход зарядного устройства, который составляет около 40-45 процентов от ампер-часов батареи от ампер-часов. Медленная зарядка приводит к снижению температуры батареи и увеличению срока ее службы, поэтому Ionic рекомендует ее, когда это возможно.Например, используя аккумулятор на 100 Ач, вы бы медленно заряжали его с помощью зарядного устройства на 10 А, и для зарядки аккумулятора потребовалось бы около 10 часов. Вы бы быстро зарядили его с помощью зарядного устройства на 45 А, и он зарядился чуть более чем за 2 часа. (См. Наши рекомендации по зарядному устройству для каждой ионной модели в ТАБЛИЦЕ 5, СТРАНИЦА 16)

Низкие температуры

Многие пользователи аккумуляторов не знают, что литий-ионные аккумуляторы нельзя заряжать при температуре ниже 0 ° C (32 ° F). Хотя кажется, что батарея заряжается нормально, во время заряда ниже нуля на аноде может образоваться металлический литий.Это навсегда и не может быть удалено с помощью велосипеда. Батареи с литиевым покрытием более уязвимы для выхода из строя при воздействии вибрации или других стрессовых условиях. Литий-ионные батареи действительно быстро нагреваются при использовании по сравнению со свинцово-кислотными, поэтому при некотором использовании вы сможете разогреть их до температуры выше точки замерзания, учитывая заряд. Все зависит от того, насколько холодна ваша среда, и рекомендуется соблюдать осторожность.

Литий-ионные аккумуляторы уменьшаются при работе при температурах ниже нуля (32F / 0C).Текущий по-прежнему доступен, но сохраненная емкость уменьшится. Чем ниже температура, тем меньше доступная емкость. И свинцово-кислотные, и литий-ионные элементы имеют повышенное внутреннее сопротивление при понижении температуры. Литиевые батареи обладают более высоким внутренним сопротивлением при экстремально низких температурах от 0 ° F (-18 ° C) или ниже, однако батареи можно быстро нагреть, просто поместив нагрузку на аккумулятор, например, включив фары на 15 до 30 секунд. Поскольку ионные батареи имеют значительно меньшую массу, чем свинцово-кислотные, они нагреваются намного быстрее.

Рекомендуемые конфигурации аккумулятора и зарядного устройства (электрические схемы)

На этом рисунке показано самое простое соединение между зарядным устройством и отдельной батареей. Зеленое поле «ПРИЛОЖЕНИЕ» относится к последнему приложению, которое работает от аккумулятора, например, к автомобилю для отдыха или гольф-мобилу.