Berapa saya bisa membayar terlalu mahal untuk LiPo 4.35V?

Saya sedang membangun pengisi daya untuk satu set sel LiPo. Sirkuit saya perlu memastikan mereka terisi penuh ke level maksimum 4.35V. Pada saat yang sama, sirkuit harus melindungi sel dari harga yang terlalu mahal. Pengisian berhenti ketika level 4.35V tercapai.

Toleransi pada komponen dapat menyebabkan biaya terlalu kecil, misalnya 10mV. Apakah ini dapat merusak baterai?

Dari tegangan lebih apa baterai rusak?

Level tegangan pengisian (penghentian) baterai Li-ion ditentukan oleh pabrik. Spesifikasi didasarkan pada jumlah siklus yang dapat diterima secara wajar ("masa pakai baterai") yang dapat ditahan oleh baterai, katakanlah, 500, atau 1000. Parameter ini tergantung pada kimia sel tertentu, konstruksi internal, arus pengisian, dan diambil oleh pabrikan untuk nilai jual terbaik.

Tegangan pengisian yang lebih tinggi menyebabkan sedikit peningkatan kapasitas baterai, tetapi mempersingkat masa pakai baterai. Tegangan yang direkomendasikan pabrikan adalah trade-off antara dua parameter ini.

Berlawanan dengan mitos urban tentang baterai "rusak", ketergantungan "masa pakai baterai" pada tegangan pengisian adalah kurva kontinu yang mulus. Tentu saja ketergantungan seumur hidup berakhir pada titik tertentu dengan kegagalan katastropik, tetapi kekhawatiran pengisian berlebihan 10 mV terlalu dibesar-besarkan. Namun, 100 mV lebih dari 4,35 V (untuk baterai Li-Po) dapat menyebabkan masalah, lihat, misalnya, publikasi ini dari Texas Instruments , halaman 3-5.

Jadi, pengisian berlebih dari 150 mV di atas nominal 4,2 V menghasilkan sekitar 10% lebih banyak kapasitas untuk 50-100 siklus pertama, tetapi masa pakai menyusut dari 500-1000 siklus menjadi sekitar 200. Ekstrapolasi, 100 mV lainnya akan menghasilkan sekitar 30 -50 siklus hidup. Ini berarti bahwa 50 mV lebih dari spesifikasi tidak akan membunuh baterai.

Halaman 3-7 juga cukup informatif. Dikatakan bahwa 70-80% kapasitas akan datang selama tahap CC, sementara ekor (tahap CV) hanya mencapai 20-30% dari kapasitas, jadi tidak ada banyak alasan untuk menunggu hingga 0.03C. Sebagian besar pengisi daya TI default ke 256 mA untuk mengakhiri proses pengisian.

Untuk wawasan lebih lanjut dan penerapan pengisi daya yang benar, orang mungkin ingin memeriksa materi lain sebagai SATU INI .

Mengisi daya Li-Poly dan Li-Ion tidak sesederhana memompa tegangan saja. Ini adalah operasi dua tahap yang melibatkan arus dan tegangan konstan.

1. Terapkan arus konstan (katakanlah) 1C (jadi untuk baterai 1.200 mAh yang 1.2A) sampai tegangan naik ke 4.35V
2. Beralihlah ke tegangan konstan dengan menerapkan 4,35V hingga arus mendatar (biasanya sekitar 0,03C).

Berikut kurva biaya dari baterai 1200mAh yang saya terisi kemarin menggunakan catu daya bangku saya:

Seperti yang Anda lihat sebagian besar waktu menunggu arus turun. Semakin lama Anda menunggu dengan tegangan konstan semakin besar kapasitasnya. Saya menunggu sampai tepat 0,03C.

Meningkatkan tegangan melebihi dan di atas tegangan muatan tidak akan memaksa lagi ke dalam sel. Menunggu lebih lama untuk kurva saat ini menjadi lebih datar adalah apa yang Anda minati.

Mengoperasikan perangkat apa pun di luar spesifikasi yang dipublikasikan dapat menyebabkan hasil yang tidak ditentukan. Saat mengoperasikan sesuatu yang berpotensi meledak seperti baterai di luar parameter yang dipublikasikan dapat menyebabkan hasil yang eksplosif.

Jika aman untuk mengisi dengan tegangan di atas spesifikasi, spesifikasi akan menunjukkan itu. Biasanya dalam bentuk spesifikasi maksimum absolut .

Pada cutoff 4,35 V, baterai sudah rusak untuk sel LiCoO2 biasa. Anda harus memotong pada 4,15 V atau maksimum 4,2 V.

Jumlah kapasitas energi antara 4,1 dan 4,2 V hanya 1,2% dari total kapasitas energi. Antara 4,2 V dan 4,3 V itu bahkan lebih kecil lagi, mungkin 0,6% dari total kapasitas. Tidak ada gunanya naik di atas 4,2 V, mengingat Anda hanya meningkatkan kandungan energi sebesar 0,6% dan itu akan dengan cepat dan permanen mengurangi kapasitas energi sel, bahkan jika Anda tidak sering siklus sel Anda.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Ini adalah desain tegangan konstan arus konstan sederhana menggunakan 2 LM317. Saya harus membuatnya sendiri karena sangat sulit untuk membeli pengisi daya 4,35V di pasaran. Sirkuit terlalu sederhana, jangan lupa untuk menambahkan tutup dan dioda perlindungan.

Atur output U2 ke 4.35V selama tanpa beban menggunakan pot R3 sebelum mengisi daya. Dengan muatan penuh tidak akan melebihi 4.35V. Juga periksa spesifikasi pabrik pada baterai, saya menyebutkan 4.35V + - 0.03V tegangan pengisian.

Pergantian arus konstan ke tegangan konstan dan kemudian mati pada 4.2, saat charger berfungsi, tidak perlu. Yang terpenting adalah Anda tidak memasukkan terlalu banyak ampli pada suatu waktu dan tidak naik atau di bawah tegangan. Bahkan ampli yang bisa kamu pasang dengan aman bisa sangat bervariasi tergantung pada soc. Jika mulai hangat, pengisian kembali dan akan bertahan lebih lama. Ironisnya peledakan dengan arus yang sangat tinggi sebenarnya dapat menyembuhkan sel-sel yang meningkatkan kepadatan energi dan menghancurkan dendrit berbahaya. Tapi itu melangkah lebih jauh.