Wie viel kann ich einen 4,35-V-LiPo überladen?

Ich baue ein Ladegerät für eine Reihe von LiPo-Zellen. Meine Schaltung muss sicherstellen, dass sie vollständig auf ihren maximalen Pegel von 4,35 V aufgeladen wird. Gleichzeitig sollte der Stromkreis die Zellen vor Überladung schützen. Der Ladevorgang stoppt, wenn der Pegel von 4,35 V erreicht ist.

Toleranzen an Bauteilen können zu einer geringfügigen Überladung führen, z. B. 10 mV. Kann dies schädlich für die Batterie sein?

Durch welche Überspannung wird die Batterie beschädigt?

Der Lade- (Abschluss-) Spannungspegel von Li-Ionen-Batterien wird vom Hersteller angegeben. Die Spezifikation basiert auf einer vernünftigerweise akzeptierten Anzahl von Zyklen ("Batterielebensdauer"), die eine Batterie beispielsweise 500 oder 1000 aushalten kann. Dieser Parameter hängt von der jeweiligen Zellchemie, dem internen Aufbau und dem Ladestrom ab und wird vom Hersteller für aufgenommen der beste marktfähige Wert.

Eine höhere Ladespannung führt zu einer leichten Erhöhung der Batteriekapazität, verkürzt jedoch die Batterielebensdauer. Die vom Hersteller empfohlene Spannung ist ein Kompromiss zwischen diesen beiden Parametern.

Im Gegensatz zu städtischen Mythen über "beschädigte" Batterien ist die Abhängigkeit der "Batterielebensdauer" von der Ladespannung eine glatte kontinuierliche Kurve. Sicherlich endet die Lebensdauerabhängigkeit irgendwann mit einem katastrophalen Ausfall, aber die Befürchtungen einer 10-mV-Überladung sind stark überbewertet. 100 mV über 4,35 V (für Li-Po-Akkus) können jedoch ein Problem verursachen. Siehe beispielsweise diese Veröffentlichung von Texas Instruments , Seite 3-5.

Eine Überladung von 150 mV über die nominalen 4,2 V führt zu einer um etwa 10% höheren Kapazität für die ersten 50 bis 100 Zyklen, aber die Lebensdauer verringert sich von 500 bis 1000 Zyklen auf etwa 200. Extrapoliert ergeben die weiteren 100 mV möglicherweise 30 -50 Lebenszyklen. Dies bedeutet, dass 50 mV über der Spezifikation die Batterie nicht töten.

Die Seite 3-7 ist auch ziemlich informativ. Es heißt, dass 70-80% der Kapazität während der CC-Phase kommen, während das Heck (CV-Phase) nur 20-30% der Kapazität ausmacht, so dass es keinen Grund gibt, auf 0,03 ° C zu warten. Die meisten TI-Ladegeräte verwenden standardmäßig 256 mA, um den Ladevorgang zu beenden.

Für weitere Einblicke und die korrekte Anwendung von Ladegeräten sollten Sie andere Materialien als DIESES untersuchen .

Das Laden von Li-Poly und Li-Ion ist nicht so einfach wie das Pumpen einer Spannung darüber. Es ist ein zweistufiger Betrieb, der sowohl konstanten Strom als auch konstante Spannung umfasst.

1. Legen Sie einen konstanten Strom von (sagen wir) 1C an (also für eine 1200-mAh-Batterie mit 1,2 A), bis die Spannung auf 4,35 V ansteigt
2. Schalten Sie auf eine konstante Spannung von 4,35 V um, bis der Strom abflacht (normalerweise um 0,03 ° C).

Hier ist die Ladekurve eines 1200-mAh-Akkus, den ich neulich mit meinem Tischnetzteil aufgeladen habe:

Wie Sie die meiste Zeit sehen können, wartet es darauf, dass der Strom abfällt. Je länger Sie mit konstanter Spannung warten, desto größer ist die Kapazität. Ich habe bis genau 0.03C gewartet.

Das Erhöhen der Spannung über die Ladespannung hinaus wird nicht mehr in die Zelle zwingen. Wenn Sie länger darauf warten, dass die aktuelle Kurve flacher wird, interessiert Sie das.

Der Betrieb eines Geräts außerhalb der veröffentlichten Spezifikationen kann zu undefinierten Ergebnissen führen. Wenn Sie etwas so Explosives wie eine Batterie außerhalb der veröffentlichten Parameter betreiben, kann dies zu explosiven Ergebnissen führen.

Wenn es sicher wäre, mit einer Spannung über den Spezifikationen zu laden, würden die Spezifikationen dies zeigen. In der Regel in Form einer absoluten Maximalspezifikation .

Bei einer Abschaltung von 4,35 V ist der Akku für eine normale LiCoO2-Zelle bereits beschädigt. Sie müssen bei maximal 4,15 V oder 4,2 V abschalten.

Die Energiekapazität zwischen 4,1 und 4,2 V beträgt nur 1,2% der Gesamtenergiekapazität. Zwischen 4,2 V und 4,3 V ist es sogar noch weniger, wahrscheinlich 0,6% der Gesamtkapazität. Es macht wirklich keinen Sinn, über 4,2 V hinauszugehen, da Sie den Energiegehalt nur um 0,6% erhöhen und dadurch die Energiekapazität der Zelle schnell und dauerhaft verringert wird, selbst wenn Sie Ihre Zelle nicht oft fahren.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Dies ist eine einfache Konstantstrom-Konstantspannungskonstruktion unter Verwendung von 2 LM317. Ich muss selbst eines bauen, weil es sehr schwierig ist, ein 4,35-V-Ladegerät auf dem Markt zu kaufen. Die Schaltung ist zu stark vereinfacht. Denken Sie daran, die Kappen und die Schutzdiode hinzuzufügen.

Stellen Sie den U2-Ausgang vor dem Laden mit dem R3-Topf im Leerlauf auf 4,35 V ein. Bei voller Ladung wird 4,35 V nicht überschritten. Überprüfen Sie auch die Herstellerspezifikation auf der Batterie, meine Erwähnung 4,35 V + - 0,03 V Ladespannung.

Es ist nicht erforderlich, einen konstanten Strom auf eine konstante Spannung umzuschalten und dann bei 4,2 abzuschalten, da die Ladegeräte funktionieren. Alles, was zählt, ist, dass Sie nicht zu viele Ampere gleichzeitig einsetzen und nicht über oder unter Spannung gehen. Sogar die Verstärker, die Sie sicher einsetzen können, können je nach Soc. Wenn es warm wird, schalten Sie den Ladevorgang wieder ab und halten Sie länger. Ironischerweise kann das Strahlen mit sehr hohem Strom tatsächlich Zellen heilen, die die Energiedichte erhöhen und gefährliche Dendriten zerstören. Aber das geht noch einen Schritt weiter.