Правильная зарядка литий ионных аккумуляторов: Схемы самодельных зарядок для литий-ионных аккумуляторов (18650, 14500 li-ion), как правильно заряжать литий-полимерные АКБ

Заряд литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов. Источники питания и зарядные устройства

Заряд литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов

Зарядное устройство для Li-ion аккумуляторов подобно зарядному устройству для свинцово-кислотных аккумуляторов (SLA) в части ограничения напряжения на аккумуляторе. Основные различия между ними заключаются в том, что у зарядного устройства для Li-ion аккумуляторов – выше напряжение на элемент (номинальное напряжение элемента 3.6 V против 2 V для SLA), более жесткий допуск на это напряжение и отсутствие медленного или плавающего подзаряда по окончании полного заряда.

В то время как для SLA аккумуляторов допустима некоторая гибкость в установке значения напряжения прекращения заряда, то для Li-ion аккумуляторов изготовители очень строго подходят к выбору этого напряжения. Порог напряжения прекращения заряда для Li-ion аккумуляторов с графитовым электродом – 4.10 V, с коксовым электродом – 4.20 V, допуск на установку для обоих типов + – 0.05 V на элемент.

Для вновь разрабатываемых Li-ion аккумуляторов, вероятно, будут другие значения этого напряжения. Следовательно, зарядные устройства для них должны быть адаптированы к требуемому напряжению заряда.

Более высокое значение порога напряжения обеспечивает большее значение емкости, поэтому в интересах изготовителя выбрать максимально возможный порог напряжения без нарушения безопасности. Однако на величину этого порога влияет температура аккумулятора, и его устанавливают достаточно низким для того, чтобы допустить повышенную температуру при заряде. Вмешательство потребителя в любое Li-ion зарядное устройство не рекомендуется.

В зарядных устройствах и анализаторах аккумуляторов, которые позволяют изменять порог напряжения, правильная установка этого порога должна соблюдаться при обслуживании любых аккумуляторов Li-ion типа. Однако большинство изготовителей не обозначают тип Li-ion аккумулятора. И если напряжение установлено неправильно, то коксовый аккумулятор выдаст более низкое значение емкости, а графитовый будет немного перезаряжен.

При умеренной температуре, никакого повреждения не происходит, и более низкое напряжение разряда не повредит графитовому аккумулятору. Ниже приведена таблица, позволяющая сравнить варианты исполнения элементов аккумуляторов с коксовым и графитовым электродами.

Время заряда Li-ion аккумуляторов приблизительно 3 часа и аккумулятор остается прохладным во время заряда. Полный заряд достигается после того, как напряжение достигнет верхнего порога напряжения, и (and the current has dropped and leveled off to a low plateau ) ток уменьшится до некоторого низкого уровня.

Увеличение зарядного тока в Li-ion зарядном устройстве не намного сокращает время заряда, особенно для коксового исполнения. Хотя и пик напряжения достигается быстрее, все же лучше более длительный заряд. На рис. 9 приведены стадии заряда Li-ion аккумулятора. Наблюдайте сходство с SLA зарядным устройством.

Рис. 9. Стадии заряда Li-ion аккумуляторов

При основном методе заряд оканчивается, как только уровень напряжения достигнут. Такое зарядное устройство более быстрое и простое, чем зарядное устройство с двумя стадиями, но оно может зарядить аккумулятор только до 70 % емкости.

Медленный заряд не применяется, потому что Li-ion аккумулятор не терпит перезаряда.

Медленный заряд может вызвать металлизацию лития, что приводит к нестабильности элемента.

Вместо этого, время от времени для компенсации маленького саморазряда аккумулятора из-за небольшого тока потребления устройством защиты, может применяться кратковременный заряд.

Коммерческие Li-ion аккумуляторы содержат несколько встроенных устройств защиты. Обычно, плавкий предохранитель срабатывает, если напряжение заряда любого элемента достигает 4.30 V или температура элемента достигает 100° C (212° F). Переключатель давления в каждом элементе прекращает заряд, если превышен некоторый порог давления; а внутренняя схема управления отключает аккумулятор в нижней и верхней точках напряжения.

Большинство изготовителей продают Li-ion элементы только в составе аккумулятора вместе с устройством защиты. Эта предупредительная процедура вызвана возможной опасностью взрыва и воспламенения в случае, если аккумулятор заряжается и разряжается вне безопасных ограничений.

Потенциально может возникнуть проблема, если корпуса аккумуляторов, зарезервированные для NiCd и NiMH аккумуляторов, приспособлены к Li-ion элементам. Такие аккумуляторы могут заряжаться на не предназначенных для них зарядных устройствах и могут быть причиной опасности, если нет защиты против заряда на таком зарядном устройстве. Рекомендуется изготавливать выводы Li-ion аккумуляторов несовместимыми с выводами NiCd и NiMH аккумуляторов.

Незаряжаемые литиевые аккумуляторы занимают значительную долю рынка среди таких приложений как видеокамеры, часы и маленькие электронные устройства. Из-за их длительного периода работоспособности и высокой плотности энергии, литиевые аккумуляторы также используются для военных приложений и аварийных устройств.

Меры предосторожности: Никогда не пытайтесь заряжать незаряжаемый литиевый аккумулятор! Попытка зарядить эти аккумуляторы может вызывать взрыв и воспламенение, которые распространяют ядовитые вещества и могут причинить повреждения оборудованию.

Меры безопасности: В случае разрушения, утечки электролита и попадания его на кожу или глаза, немедленно промойте эти места проточной водой. Если электролит попал в глаза, промойте их проточной водой в течение 15 минут и обратитесь к врачу.

Дополнительная информация:

Заряд Li-ion (Li-polymer) аккумуляторов первоначально осуществляется постоянным током до момента достижения напряжения на аккумуляторе 4.2 В, а затем при постоянном напряжении до момента уменьшения тока до величины, равной 0.05С. После этого заряд полностью прекращается. Типовые характеристики быстрого заряда Li-ion и Li-polymer аккумуляторов в зависимости от тока заряда приведены на рис. 10.

Рис. 10. Типовые характеристики быстрого заряда Li-ion (Li-polymer) аккумуляторов

АКБ для штабелера: эксплуатация и зарядка

Штабелеры – дорогостоящая спецтехника для склада, требующая особо ухода и своевременного обслуживания.

Наиболее значимая часть, от которой зависит работоспособность штабелера, является аккумуляторная батарея. И не всегда сотрудники склада доподлинно знают, как обслуживать и как заряжать штабелер. Поэтому рассмотрим основные моменты:

• как эксплуатировать штабелер для продолжительной жизни АКБ
• как обслуживать АКБ
• как правильно заряжать электрический штабелер

Особенности эксплуатации штабелера с учетом продления жизни АКБ

Штабелеры оснащаются аккумуляторами различного типа:

• Щелочными
• Гелевыми
• Свинцово-кислотными
• Литий-ионными

Каждая из АКБ наделена своими плюсами и минусами, имеет особенности эксплуатации и зарядки. Грамотное обращение с АКБв соответствии с номиналом ее емкости, типом, требованиями производителя позволят сохранить ее тяговые свойства и продлить жизненный цикл. В то же время при варварском обращении, как и с любой техникой в принципе, может сократить срок эксплуатации аккумулятора и самого штабелера в целом.

Постоянные зарядки-разрядки, простой техники с разряженной батареей, использование штабелеров в жестких условиях или в тех условиях, в которых эксплуатация не рекомендуется, может сократить срок работы АКБ в 2-3 раза.

Как обслуживать АКБ для штабелеров

Основными правилами обслуживания АКБ являются:

• контроль за уровнем электролита в соответствии с заводскими отметками минимума и максимума
• своевременная и, главное, правильная зарядка
• чистка от механических загрязнений (лучше всего использовать х/б ткань или щетку)
• правильное хранение аккумулятора согласно требованиям производителя (соблюдение температурного режима, влажности и качества помещения)

Соблюдая нехитрые правила можно значительно продлить жизнь АКБ.

Как зарядить штабелер

Зарядка АКБ спецтехники отличается от зарядки стартового аккумулятора автомобиля. Так, многие, задаваясь вопросом, как правильно заряжать 12 В электрический штабелер, обнаруживают, что чтобы зарядить 12 В АКБ, зарядное устройство должно обеспечить напряжение никак не менее 14 В. Но вот если напряжение будет более 15 В, то АКБ перегреется, что приведет к газообразованию и деформации пластин. Изменение параметров тока и напряжения в процессе заряда АКБ регулируется кривой заряда, которая по умолчанию запрограммирована в ЗУ.

Лучше всего себя обезопасить и не заряжать АКБ штабелера чем попало, а использовать для этого рекомендованное ЗУ от производителя. Как правило, большинство производителей поставляют их в комплекте с техникой. Также на штабелерах довольно широко распространены встроенные ЗУ. Однако правильное ЗУ это ещё далеко не всё, и правильной постановкой вопроса будет: «Как заряжать аккумулятор штабелера».

Существует несколько правил зарядки АКБ для складской техники. Начнем с традиционных тяговых (кислотных, гелевых, щелочных) АКБ.

Правила зарядки тяговых кислотных/щелочных и гелевых АКБ

• АКБ требует зарядки, если она разряжена до 20% от своей номинальной ёмкости. При этом не стоит снижать этот порог, так как глубокий разряд весьма пагубно влияет на срок жизни батареи.
• Первым делом необходимо отсоединить разъем АКБ от техники, затем АКБ протирают от возможной влаги и загрязнений.
• Обязательно проверяется уровень электролита (кроме гелевых АКБ).
• АКБ соединяется с зарядным устройством и включается зарядное устройство
• Заряжается батарея до 100%, прерывание этого процесса не желательно. Также необходимо контролировать температуру нагрева АКБ, которая не должна превышать 50 градусов.
• После окончания заряда следует долить деионизированную воду в элементы АКБ при необходимости (кроме гелевых АКБ).
• Стоит учесть, что при частых зарядках (более 1 раза в сутки) либо при неполной зарядке тяговые аккумуляторы теряют свою емкость, тем самым быстро выходят из строя. Также необходимо периодически проводить уравнительный заряд батареи – многие ЗУ имеют эту функцию, главное, учитывать возраст АКБ: более старые уравниваются каждую 5-ую подзарядку, помоложе — каждую 10-ую.

Помните, кислотные и щелочные АКБ заряжаются с открытой крышкой аккумуляторного отсека в специально отведенных помещениях, так как при зарядке выделяется гремучий газ, который в определенной концентрации может быть взрывоопасным.

Правила зарядки литий-ионных АКБ

• В отличие от кислотных и щелочных АКБ литий-ионные батареи не боятся частой подзарядки (могут заряжаться в перерывах на обед либо во время технических перерывов).
• Не стоит допускать разряда ниже 10% от номинальной емкости, так как при постоянно полной разрядке АКБ снижается ее жизненный цикл. Многие производители устанавливают сразу несколько систем оповещения о низком уровне заряда ЛИ АКБ.
• Литий-ионные АКБ вовсе не обязательно доводить до полного уровня заряда. Однако примерно раз в месяц её все же стоит заряжать до 100%. Это позволит зарядному устройству равномерно сбалансировать напряжение во всех элементах ЛИ АКБ, и таким образом батарея прослужит вам максимальный срок.
• Заряжается Li-ion АКБ только рекомендуемыми производителем зарядными устройствами, которые помимо нужно кривой заряда используют особый софт для обмена данными с системой управления АКБ.
• Не оставляйте литий-ионные АКБ в разряженном состоянии и особенно в неотапливаемых помещениях. Это может привести к глубокому саморазряду и последующей непригодности дорогостоящей АКБ.

Правильный уход, своевременное обслуживание и хранение по всем правилам позволит продлить жизненный цикл АКБ любого типа, тем самым исключив ненужные финансовые затраты на новую батарею.

Все, что вам нужно знать о литий-ионных аккумуляторах

Вы все знаете об аккумуляторах? Узнайте о преимуществах и недостатках этой революционной технологии и узнайте все, что вам нужно знать о литий-ионных батареях.

Больше преимуществ, чем недостатков

Преимущества этой революционной технологии, заключающейся в наличии всей необходимой информации о литий-ионных аккумуляторах, перевешивают недостатки:

Давайте для начала проясним одну вещь: существует несколько различных типов литиевых батарей, и те, которые используются в качестве вспомогательных / развлекательных батарей, действительно сильно отличаются от тех, которые используются в электромобилях, мобильных телефонах и беспроводных электрических инструментах. Литиевые батареи имеют репутацию загорающихся без предупреждения, но батареи, которые мы здесь рассматриваем, полностью безопасны при нормальном использовании. Это литий-фосфатные батареи, часто называемые батареями LiFePO4, и вот некоторые из их преимуществ перед традиционными свинцово-кислотными батареями:

● Напряжение остается постоянным намного дольше во время разряда.

● Намного более высокая скорость зарядки и более быстрая зарядка — зависит от используемой системы зарядки.

● Быстрая разрядка без повреждения элементов, что делает их идеальными для использования с инверторами.

● Может разряжаться в среднем примерно на 95% без повреждения аккумулятора.

● Тысячи циклов зарядки по сравнению с несколькими сотнями циклов зарядки от типичной свинцово-кислотной батареи.

● Очень низкая скорость саморазряда означает, что они могут оставаться без присмотра в течение нескольких месяцев.

● Отсутствие необходимости в обслуживании.

● Форма некоторых моделей позволяет устанавливать их в местах, недоступных для свинцово-кислотных аккумуляторов.

● Примерно на 50% легче свинцово-кислотных аккумуляторов с аналогичным номиналом в ампер-часах.

● Очень безопасен при нормальном использовании, не содержит токсичных паров или жидкости, а также отсутствует риск возгорания при нормальном использовании.

● Возможность быстрой зарядки от двигателя транспортного средства устраняет необходимость в генераторе или топливном элементе.

● Может использоваться практически в любой ситуации, когда используется свинцово-кислотный аккумулятор.

На самом деле есть только один недостаток наличия литиевой батареи в вашем автомобиле или лодке — это начальная стоимость. Вероятно, это будет значительно дороже, чем свинцово-кислотная батарея с аналогичным номиналом Ач. Однако, поскольку литиевая батарея может избавить от необходимости когда-либо подключаться к сети и может заряжаться и разряжаться несколько тысяч раз, для некоторых людей стоимость покупки будет более чем возмещена в течение срока службы батареи.

Но… Какие недостатки?

1. Экологичность и справедливость при добыче сырья.

Расширение электромобильности, которая в значительной степени зависит от литиевых батарей, рассматривается как прогресс с точки зрения защиты окружающей среды. Однако добыча сырья для литиевых батарей является одним из их недостатков из-за их несовместимости с окружающей средой. Часто также из-за условий добычи. Однако по сравнению с обычными свинцово-кислотными аккумуляторами литий-ионные аккумуляторы являются наиболее экологически чистой альтернативой. Кроме того, некоторые соединения, такие как фосфат лития и железа, менее вредны, чем другие. Также ведется работа по оптимизации процессов деградации, чтобы сделать их более бережными к окружающей среде.

2. Утилизация и переработка

Компоненты аккумуляторов с высокой реакционной способностью превращают технологию в опасные отходы, которые необходимо утилизировать с надлежащей осторожностью. Несоблюдение этого требования может вызвать опасный пожар с выбросом токсичных газов в окружающую среду. Из-за сочетания различного сырья переработка литиевых батарей представляет собой серьезную проблему. До сих пор не существует установленного процесса рециркуляции для восстановления всего содержащегося в них сырья с низким уровнем загрязнения и высоким уровнем качества.

3. Чувствительность к температуре.

Высокая температурная чувствительность литиевых батарей влияет как на уровень заряда, так и на производительность батарей. Как при низких температурах ниже +5 градусов, так и при высоких температурах выше +35 градусов Цельсия многие литиевые батареи чувствительны. В некоторых случаях могут даже возникнуть глубокие выделения. В этом случае во избежание проблем следует адаптировать обычную рабочую среду и среду использования к батарее.

Все, что вам нужно знать о зарядке литий-железо-фосфатных батарей (LiFePO4)

Изменения могут быть пугающими даже при переходе со свинцово-кислотной батареи на литий-железо-фосфатную. Правильная зарядка аккумулятора имеет решающее значение и напрямую влияет на производительность и срок службы аккумулятора. Узнайте, как зарядить аккумулятор BSLBATT LiFePO4, чтобы получить максимальную прибыль.

Как зарядить аккумулятор LiFePO4

Идеальный способ зарядить аккумулятор LiFePO4 — использовать литий железо-фосфатный аккумулятор зарядное устройство, так как оно будет запрограммировано с соответствующими пределами напряжения. Большинство зарядных устройств для свинцово-кислотных аккумуляторов отлично справятся с этой задачей. Профили заряда AGM и GEL обычно находятся в пределах напряжения литий-железо-фосфатной батареи. Зарядные устройства для влажных свинцово-кислотных аккумуляторов, как правило, имеют более высокий предел напряжения, что может привести к переходу системы управления батареями (BMS) в режим защиты. Это не повредит батарею; однако это может привести к появлению кодов неисправностей на дисплее зарядного устройства.

Основные различия между литий-железо-фосфатными и свинцово-кислотными аккумуляторами, когда дело доходит до зарядки

Литиевые батареи могут заряжаться при гораздо более высоком токе, и они заряжаются более эффективно, чем свинцово-кислотные, что означает, что их можно заряжать быстрее. Литиевые батареи не нужно заряжать, если они частично разряжены. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, которые при частичном заряде сульфатируются, что резко снижает производительность и срок службы.

Литиевые батареи BSLBATT поставляются с внутренним Система управления батареями (BMS) Это защищает аккумулятор от перезарядки, тогда как свинцово-кислотные аккумуляторы могут быть перезаряжены, что увеличивает скорость коррозии сети и сокращает срок службы батареи.

Подробнее о зарядке Литиевые батареи BSLBATT, ознакомьтесь с нашими инструкциями по зарядке и контакту если у вас есть какие-либо вопросы.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов

и преимущества — PowerTech Systems

Отличия лития

Свинцово-кислотные батареи сделаны из (что неудивительно) смеси свинцовых пластин и серной кислоты. Это был первый тип аккумуляторной батареи, изобретенный еще в 1859 году.

С другой стороны, ионно-литиевые батареи

являются гораздо более новым изобретением и существуют в коммерчески жизнеспособной форме только с 1980-х годов.

Литиевая технология

хорошо зарекомендовала себя и хорошо изучена для питания небольшой электроники, такой как ноутбуки или аккумуляторные инструменты, и становится все более распространенной в этих приложениях, вытесняя старые никель-кадмиевые (никель-кадмиевые) аккумуляторные батареи благодаря многочисленным преимуществам лития.

Но, как вы, возможно, помните из множества новостей несколько лет назад о возгорании неисправных аккумуляторов портативных компьютеров, литий-ионные аккумуляторы также заработали репутацию очень драматичных источников возгорания.

Обычно используемый состав литий-ионных аккумуляторов представлял собой оксид лития-кобальта (LiCoO2), и этот химический состав аккумулятора склонен к тепловому разгоне, если аккумулятор случайно перезарядится. Это может привести к возгоранию аккумулятора — и литиевый огонь загорится быстро и горячо.

Это одна из причин того, что до недавнего времени литий редко использовался для создания больших батарейных блоков.

Но в 1996 году была разработана новая формула смешивания литий-ионных аккумуляторов — литий-железо-фосфат e. Эти батареи, известные как LiFePO4 или LFP, имеют немного более низкую плотность энергии, но по своей природе негорючие и, следовательно, намного безопаснее, чем литий-кобальто-оксидные. А если учесть преимущества, то литий-ионные батареи становятся чрезвычайно заманчивыми.

1 / Высшая «полезная» емкость

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, считается практичным регулярно использовать 90% или более номинальной емкости банка литиевых аккумуляторов, а иногда и больше. Рассмотрим батарею на 100 ампер-часов — если бы это была свинцово-кислотная батарея, было бы разумно использовать от 30 до 50 ампер-часов сока, но с литиевым вы могли бы использовать 90 ампер-часов или даже 100 Ач (100% DoD).

Свинцово-кислотная полезная емкость AGM

Литий-ионная полезная емкость

2 / Увеличенный срок службы

Производители и лаборатории сообщают, что от высококачественной батареи LiFePo4 можно ожидать десятков тысяч циклов.Однако это теоретические значения, которые нелегко проверить.
С практической точки зрения и при реальном использовании батареи LiFePo4 стандартного качества могут обеспечить не менее 2000 циклов заряда / разряда при 80% степени разрядки и разрядки 1С, а оставшаяся емкость остается выше 80%. Эти значения зависят от скорости заряда, глубины разряда, но, что более важно, от качества используемых элементов.

Эти результаты жизненного цикла намного лучше, чем химические составы NMC или NCA, широко используемые в индустрии электромобилей. Напротив, даже самые лучшие свинцово-кислотные батареи глубокого разряда обычно рассчитаны только на 500-1000 циклов.

Для аккумуляторов , таких как произведенные PowerTech Systems , с использованием отсортированных и согласованных высококачественных элементов, от 4000 до 5000 циклов может быть доставлен при 1С и 80% DoD. Это количество циклов можно значительно увеличить за счет уменьшения глубины разряда (DoD).

На диаграмме ниже показано количество циклов в зависимости от глубины разряда для продуктов PowerBrick, PowerRack и PowerModule:

Количество циклов в зависимости от глубины разряда для продуктов PowerBrick, PowerRack и PowerModule

3 / Потери Пойкерта и провал напряжения практически отсутствуют

Кривая разряда литиевых батарей (особенно свинцово-кислотных) практически плоская — это означает, что батарея, заряженная на 20%, будет обеспечивать почти такое же выходное напряжение, как и батарея, заряженная на 80%.

Это предотвращает любые проблемы, вызванные «провалом напряжения», обычным для свинцово-кислотных аккумуляторов при их разряде, но означает, что любой монитор батареи или автоматический запуск генератора, зависящий от уровней напряжения, скорее всего, не будут работать нормально при мониторинге литиевого банка.

Кривые литий-ионного разряда

Еще одно огромное преимущество литиевых батарей состоит в том, что потери Пойкерта практически отсутствуют. . Это означает, что литий-ионные батареи могут работать на полную номинальную емкость даже при высоких токах.В то время как свинцово-кислотная может привести к потере мощности до 40% при высоких нагрузках.

На практике это означает, что литий-ионные аккумуляторные батареи очень хорошо подходят для питания сильноточных нагрузок, таких как кондиционер, микроволновая печь или индукционная плита.

Кривые разряда литий-железо-фосфатных соединений при различных уровнях C

4 / Преимущества по размеру и весу

Чтобы подчеркнуть уникальные характеристики литий-ионных аккумуляторов с точки зрения веса и размера, рассмотрим важный пример: свинцово-кислотные и литиевые аккумуляторы.

5 / Быстрая и эффективная зарядка

Литий-ионные аккумуляторы

можно «быстро» зарядить до 100% емкости. В отличие от свинцово-кислотной, нет необходимости в фазе абсорбции для хранения оставшихся 20%. И, если ваше зарядное устройство достаточно мощное, литиевые батареи также можно заряжать безумно быстро. Если вы можете обеспечить достаточное количество зарядных усилителей, вы сможете полностью зарядить литий-ионный аккумулятор всего за 30 минут.

Но даже если вам не удается полностью зарядить аккумулятор до 100%, не беспокойтесь — в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, регулярная полная зарядка литий-ионных аккумуляторов не приводит к их повреждению.

Это дает вам большую гибкость при подключении к источникам энергии всякий раз, когда вы можете их получить, не беспокоясь о необходимости регулярно выполнять полную зарядку. Несколько дней с небольшой облачностью в вашей солнечной системе? Нет проблем в том, что вы не можете долить до заката, пока вы учитываете свои потребности. С литием вы можете заряжать все, что можете, и не беспокоиться о том, что ваш аккумулятор постоянно недозаряжен.

6 / Очень мало потраченной энергии

Свинцово-кислотные батареи менее эффективны в хранении энергии, чем литий-ионные батареи.Литиевые батареи заряжаются с КПД почти 100% по сравнению с КПД большинства свинцово-кислотных аккумуляторов 85%.

Это может быть особенно важно при зарядке от солнечной батареи, когда вы пытаетесь выжать из каждого усилителя как можно больше эффективности до того, как солнце сядет или не закроется облаками.

Теоретически, с литием почти каждая собранная вами капля солнца идет в ваши батареи. Учитывая ограниченность крыши и места для хранения панелей, это становится очень важным для оптимизации каждого квадратного дюйма мощности, которую вы можете установить.

7 / Устойчивость к климатическим изменениям

Свинцово-кислотные батареи и литиевые теряют свою емкость в холодных условиях. Как видно на диаграмме ниже, литий-ионные батареи намного эффективнее при низких температурах. Кроме того, скорость разряда влияет на производительность свинцово-кислотных аккумуляторов. При -20 ° C литиевая батарея, которая выдает ток 1С (в один раз больше своей емкости), может отдавать более 80% своей энергии, когда батарея AGM обеспечивает 30% своей емкости.

Для суровых условий окружающей среды (горячей и холодной) литий-ионный аккумулятор является технологическим выбором.

Емкость в зависимости от температуры

8 / Меньше проблем с размещением

Литий-ионные батареи

не нужно хранить в вертикальном положении или в вентилируемом батарейном отсеке. Их также довольно легко собрать в необычные формы — преимущество, если вы пытаетесь втиснуть как можно больше энергии в небольшой отсек.

Это особенно полезно, если у вас есть батарейный отсек ограниченного размера, но вы хотите или нуждаетесь в большей емкости, чем может обеспечить свинцово-кислотная батарея в настоящее время.

9 / Отсутствие необходимости в обслуживании

Литий-ионные батареи

практически не требуют обслуживания. BMS (система управления батареями) автоматически выполняет процесс «балансировки», чтобы гарантировать, что все элементы в блоке батарей одинаково заряжены. Просто зарядите аккумулятор, и все готово.

Этот товар является исключительной собственностью PowerTech Systems.
Воспроизведение без разрешения запрещено.

Быстрая зарядка литий-ионного аккумулятора: обзор

https: // doi.org / 10.1016 / j.etran.2019.100011Получить права и контент

Основные моменты

•

Литература по быстрой зарядке рассматривается с точки зрения многомасштабности.

•

Учитываются экстремальные температуры и неоднородности температуры / тока.

•

Альтернативные протоколы быстрой зарядки подвергаются критической оценке.

•

В настоящее время отсутствуют надежные бортовые методы обнаружения литиевого покрытия.

•

Связи между производительностью на уровне ячеек и упаковки до сих пор не совсем понятны.

Реферат

В последние годы литий-ионные батареи стали предпочтительной аккумуляторной технологией для портативных устройств, электромобилей и сетевых хранилищ. Несмотря на то, что все большее число производителей автомобилей вводят в свое предложение электрифицированные модели, беспокойство по поводу дальности и времени, необходимого для подзарядки аккумуляторов, по-прежнему вызывает беспокойство.Известно, что высокие токи, необходимые для ускорения процесса зарядки, снижают энергоэффективность и вызывают увеличение емкости и снижение мощности. Быстрая зарядка — это многомасштабная проблема, поэтому для понимания и улучшения производительности быстрой зарядки требуется понимание от атомарного до системного. В данной статье содержится обзор литературы по физическим явлениям, ограничивающим скорость зарядки аккумуляторов, механизмам деградации, которые обычно возникают в результате зарядки при высоких токах, и подходам, которые были предложены для решения этих проблем. Особое внимание уделяется низкотемпературной зарядке. Представлены и критически оценены альтернативные протоколы быстрой зарядки. Изучаются последствия для безопасности, включая потенциальное влияние быстрой зарядки на характеристики теплового разгона. Наконец, выявляются пробелы в знаниях и даются рекомендации относительно направления будущих исследований. Подчеркивается необходимость разработки надежных бортовых методов обнаружения литиевого покрытия и механической деградации. Надежные стратегии оптимизации зарядки на основе моделей определены как ключ к обеспечению быстрой зарядки в любых условиях.Стратегии управления температурой для охлаждения аккумуляторов во время зарядки и их предварительного нагрева в холодную погоду признаны критическими, с особым упором на методы, позволяющие достичь высоких скоростей и хорошей однородности температуры.

Ключевые слова

Литий-ионный аккумулятор

Быстрая зарядка

Литиевое покрытие

Протоколы зарядки

Электромобили

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2019 Авторы. Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Можно ли использовать свинцово-кислотное зарядное устройство для аккумуляторов LiFePO4?

Привет, ребята,

Недавно мы получили вопрос от наших клиентов: «Можно ли заряжать LiFePO4 аккумуляторы с помощью свинцово-кислотного зарядного устройства».

Ниже вы найдете ответ, почему этого не следует делать. Простой ответ: это ВОЗМОЖНО, но вы должны быть ОЧЕНЬ ОСТОРОЖНЫ и РИСКУЮТ срок службы батареи.

Литиевая батарея LiFePO4 на 12 В, полностью заряженная до 100%, будет поддерживать напряжение около 13.3-13,4в. Его свинцово-кислотный двоюродный брат будет примерно 12,6–12,7 В. Литиевая батарея с емкостью 20% будет выдерживать напряжение около 13 В, ее свинцово-кислотный родственник будет около 11,8 В при той же емкости. Как видите, мы играем с очень узким диапазоном напряжения для лития, менее 0,5 В на 80% емкости.

Зарядное устройство для литиевого LiFePO4 — это устройство ограничения напряжения, которое имеет сходство со свинцово-кислотной системой. Отличия от литий-ионных аккумуляторов заключаются в более высоком напряжении на элемент, более жестких допусках по напряжению и отсутствии непрерывного или плавающего заряда при полной зарядке.В то время как свинцово-кислотный предлагает некоторую гибкость с точки зрения отключения напряжения, производители элементов LiFePO4 очень строго подходят к правильной настройке, потому что литий-ионные аккумуляторы не могут выдерживать перезаряд. Так называемого чудо-зарядного устройства, обещающего продлить срок службы батареи и получить дополнительную емкость с помощью импульсов и других уловок, не существует. LiFePO4 — это «чистая» система, которая берет только то, что может поглотить.

Литиевые зарядные устройства основаны на алгоритме заряда CV / CC (постоянное напряжение / постоянный ток). Зарядное устройство ограничивает количество тока до предварительно установленного уровня, пока аккумулятор не достигнет предварительно установленного уровня напряжения.Затем ток уменьшается по мере того, как аккумулятор полностью заряжается. Эта система обеспечивает быструю зарядку без риска перезарядки и подходит для литий-ионных и других типов аккумуляторов.

Пример алгоритма двухэтапного зарядного устройства для литиевых батарей

Как видно из приведенного выше графика заряда, литиевая батарея имеет резкое повышение напряжения в самом конце цикла зарядки. На этом этапе зарядный ток очень быстро падает, а затем зарядное устройство переключается в режим питания.

Большинство свинцово-кислотных интеллектуальных зарядных устройств в наши дни имеют особые алгоритмы зарядки, подходящие для залитых / AGM / гелевых аккумуляторов, которые обычно требуют трехэтапного процесса зарядки: объемный / абсорбционный / плавающий. Когда зарядное устройство переходит в объемное состояние, оно обычно заряжает свинцово-кислотный аккумулятор полным током примерно до 80% емкости. В этот момент зарядное устройство перейдет в стадию абсорбции.

Типичный алгоритм свинцово-кислотного зарядного устройства

На этой фазе зарядки зарядное устройство будет поддерживать максимальное напряжение для выбранной батареи и заряжать батарею пониженным током, поскольку внутреннее сопротивление батареи не может принять ток заряда при максимальная мощность. Как только ток снизится примерно до ≤10% от общей мощности зарядного устройства, он перейдет в плавающее состояние. Стадия абсорбции также зависит от времени: если зарядное устройство все еще находится в фазе абсорбции через 4 часа, зарядное устройство автоматически перейдет в стадию поплавка. Обычно это происходит, если размер зарядного устройства меньше размера для аккумуляторной батареи или в системе работают нагрузки, которые не позволяют зарядному устройству снижать ток ниже точки перехода.

Большинство, если не все свинцово-кислотные зарядные устройства имеют режим выравнивания.На некоторых зарядных устройствах этот режим может быть автоматическим, и его нельзя отключить. Литиевые батареи не требуют выравнивания напряжения. Применение выравнивающего заряда 15 В + к литиевой батарее приведет к необратимому повреждению элементов.

Другая функция свинцово-кислотных зарядных устройств — это возврат к основному напряжению. Напряжение полностью полностью заряженных свинцово-кислотных аккумуляторов составляет около 12,7 В. Когда зарядное устройство находится в плавающем режиме, оно будет поддерживать заданное напряжение батареи (обычно в пределах 13,3-13,8 В в зависимости от типа батареи), а также поддерживать любые нагрузки, работающие в это время.Если нагрузка превысит максимальную выходную мощность зарядного устройства в плавающем режиме, то напряжение аккумулятора начнет снижаться. Как только напряжение достигнет значения «возврат к основному», зарядное устройство начнет новый цикл зарядки и начнет перезаряжать аккумулятор.

Напряжение «возврата к основному» в свинцово-кислотных зарядных устройствах обычно составляет 12,5–12,7 В. Это напряжение для литиевой батареи слишком низкое. При этом напряжении литиевая батарея будет разряжена примерно до 10-15% уровня заряда. Алгоритмы заряда лития обычно устанавливают возврат к основному напряжению 13.1-13,2 В. Это еще одна причина того, что стандартное свинцово-кислотное зарядное устройство не подходит для литиевых батарей.

Некоторые свинцово-кислотные зарядные устройства «опрашивают» аккумулятор при запуске, чтобы определить напряжение / сопротивление аккумулятора. Основываясь на возвращаемой информации, зарядное устройство затем определяет, с какой фазы зарядки следует начать. Поскольку литий будет удерживать напряжение выше 13 + В, некоторые свинцово-кислотные зарядные устройства будут рассматривать это как почти полную батарею и переходить в плавающую стадию и обходить стадию зарядки. вместе.

Если вы хотите использовать свинцово-кислотное зарядное устройство на литиевой батарее, вы можете, ОДНАКО, вы НЕ должны использовать свинцово-кислотное зарядное устройство, если оно имеет автоматический «режим выравнивания», который нельзя отключить постоянно.Свинцово-кислотное зарядное устройство, которое можно настроить на зарядку не выше 14,6 В, можно использовать для обычной зарядки, а затем ДОЛЖНО отключаться после полной зарядки аккумулятора. ЗАПРЕЩАЕТСЯ оставлять подключенным свинцово-кислотное зарядное устройство для обслуживания или хранения аккумулятора, потому что большинство из них НЕ будет поддерживать надлежащий алгоритм заряда литиевых аккумуляторов, и это приведет к повреждению аккумулятора, и это не покрывается гарантией аккумулятора.

В конечном счете, использование зарядного устройства с особым алгоритмом зарядки литиевых батарей — лучший вариант для максимальной производительности и срока службы любой литиевой батареи.

Источник: Enerdrive.com

Фотоускоренная быстрая зарядка литий-ионных аккумуляторов

1.

Kang, K., Meng, YS, Bréger, J., Gray, CP & Ceder, G. Электроды с высокая мощность и большая емкость для перезаряжаемых литиевых батарей. Наука 311 , 977–980 (2006).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

2.

Rolison, D. R. et al. Многофункциональные трехмерные наноархитектуры для хранения и преобразования энергии. Chem. Soc. Ред. 38 , 226–252 (2009).

CAS Статья Google ученый

3.

Ван Ю. и Цао Г. Разработка наноструктурированных катодных материалов для высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов. Adv. Матер. 20 , 2251–2269 (2008).

CAS Статья Google ученый

4.

Брюс П.Г., Скросати Б.И Тараскон, Ж.-М. Наноматериалы для литиевых аккумуляторных батарей. Angew. Chem. Int. Эд. 47 , 2930–2946 (2008).

CAS Статья Google ученый

5.

Гуденаф, Дж. Б. и Парк, К.-С. Литий-ионная аккумуляторная батарея: перспектива. J. Am. Chem. Soc. 135 , 1167–1176 (2013).

CAS Статья Google ученый

6.

Уиттингем М.С. Литиевые батареи и катодные материалы. Chem. Ред. 104 , 4271–4302 (2004).

CAS Статья Google ученый

7.

Эллис, Б. Л., Ли, К. Т. и Назар, Л. Ф. Материалы положительных электродов для литий-ионных и литиевых батарей. Chem. Матер. 22 , 691–714 (2010).

CAS Статья Google ученый

8.

Маром Р., Амальрадж С. Ф., Лейфер Н., Джейкоб Д. и Аурбах Д. Обзор современных и практичных материалов для литиевых батарей. J. Mater. Chem. 21 , 9938–9954 (2011).

CAS Статья Google ученый

9.

Lu, J. et al. Роль нанотехнологий в разработке аккумуляторных материалов для электромобилей. Nat. Nanotechnol. 11 , 1031–1038 (2016).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

10.

Теккерей М. М., Джонсон П. Дж., Де Пиччиотто Л. А., Брюс П. Г. и Гуденаф Дж. Б. Электрохимическая экстракция лития из LiMn ₂ O ₄ . Mater. Res. Бык. 19 , 179–187 (1984).

CAS Статья Google ученый

11.

Хантер, Дж. С. Получение новой кристаллической формы диоксида марганца: λ-MnO ₂ . J. Solid State Chem. 39 , 142–147 (1981).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

12.

Озуку Т., Китагава М. и Хираи Т. Электрохимия диоксида марганца в неводном литиевом элементе III. Рентгеноструктурное исследование восстановления связанного со шпинелью диоксида марганца. J. Electrochem. Soc. 137 , 769–775 (1990).

CAS Статья Google ученый

13.

Сираиси Ю., Накаи И., Цубата Т., Химеда Т. и Нишикава Ф. Анализ тонкой структуры поглощения рентгеновских лучей на месте в процессе заряда-разряда в LiMn ₂ O ₄ , материал перезаряжаемой литиевой батареи. J. Solid State Chem. 133 , 587–590 (1997).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

14.

Кушида К. и Курияма К. Наблюдение расщепления кристаллического поля, связанного с полосами Mn-3d в пленках шпинель-LiMn2O4, путем оптического поглощения. Заявл. Phys. Lett. 77 , 4154–4156 (2000).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

15.

Хоанг, К. Понимание электронной и ионной проводимости и сверхстехиометрии лития в шпинели LiMn2O4. J. Mater. Chem. А 2 , 18271–18280 (2014).

CAS Статья Google ученый

16.

Мукерджи, С.и другие. Структурная эволюция LixMn2O4 в элементах литий-ионных батарей, измеренная на месте с использованием методов синхротронной дифракции рентгеновских лучей. J. Electrochem. Soc. 145 , 466–472 (1998).

CAS Статья Google ученый

17.

Вюрфель П. и Вюрфель У. Физика солнечных элементов: от основных принципов до передовых концепций . (Вайли-ВЧ, 2009).

18.

Стоянова Р., Горова М.& Жечева, Е. ЭПР Mn4 + в шпинелях Li _{1 + x} Mn _{2 − x} O ₄ с 0 ≤ x ≤ 0,1. J. Phys. Chem. Твердые вещества 61 , 609–614 (2000).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

19.

Н. Жечева, Э., Ю. Горова, М. и К. Стоянова, Р. Микроструктура шпинелей Li1 + xMn _{2 − x} O4, полученных из металлорганических прекурсоров. J. Mater. Chem. 9 , 1559–1567 (1999).

Артикул Google ученый

20.

Абрагам А. и Блини Б. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов . 944 (Издательство Оксфордского университета, 2012 г.).

21.

Пилброу, Дж. Р. Электронный парамагнитный резонанс с переходными ионами. 738 (Clarendon Press, 1991).

22.

Saponjic, Z. V. et al. Разделение зарядов и реконструкция поверхности: исследование легирования Mn ²⁺ . J. Phys. Chem. B 110 , 25441–25450 (2006).

CAS Статья Google ученый

23.

Мисра С.К. Интерпретация спектров ЭПР Mn2 + в неупорядоченных материалах. Заявл. Magn. Резон. 10 , 193–216 (1996).

CAS Статья Google ученый

24.

Канамура, К., Наито, Х., Яо, Т. и Такехара, З.-i Структурные изменения структуры шпинели LiMn2O4, вызванные экстракцией лития. J. Mater. Chem. 6 , 33–36 (1996).

CAS Статья Google ученый

25.

Рамана, К. В., Массо, М. и Жюльен, К. М. Определение характеристик шпинелей LiMn2O4 с помощью РФЭС и комбинационного рассеяния света. Прибой. Интерфейс Анал. 37 , 412–416 (2005).

CAS Статья Google ученый

26.

Rodríguez-Carvajal, J., Русе, Г., Маскелье, К. и Эрвье, М. Электронная кристаллизация в материале литиевой батареи: столбчатое упорядочение электронов и дырок в шпинели LiMn2O4. Phys. Rev. Lett. 81 , 4660–4663 (1998).

ADS Статья Google ученый

27.

Ходес, Г., Манассен, Дж. И Кахен, Д. Фотоэлектрохимическое преобразование и накопление энергии с использованием поликристаллических халькогенидных электродов. Nature 261 , 403–404 (1976).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

28.

Ли, Н., Ван, Ю., Тан, Д. и Чжоу, Х. Интеграция фотокатализатора в гибридную литий-серную батарею для прямого хранения солнечной энергии. Angew. Chem. 127 , 9403–9406 (2015).

Артикул Google ученый

29.

Paolella, A. et al. Делитирование нанокристаллов литий-фосфата железа с помощью света в фото-перезаряжаемые ионно-литиевые батареи. Nat. Commun. 8 , 14643 (2017).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

30.

Аммундсен, Б., Бернс, Г. Р., Ислам, М. С., Кано, Х. и Розьер, Дж. Динамика решетки и колебательные спектры оксидов лития-марганца: компьютерное моделирование и спектроскопическое исследование. J. Phys. Chem. B 103 , 5175–5180 (1999).

CAS Статья Google ученый

31.

Chitra, S. et al. Характеристика и электрохимические исследования катодных материалов LiMn2O4, полученных методом сжигания. J. Electroceram. 3 , 433–441 (1999).

CAS Статья Google ученый

32.

Hwang, S.-J., Park, D.-H., Choy, J.-H. И Кэмпет, Г. Влияние замещения хрома на колебания решетки шпинели манганата лития: новая интерпретация рамановского спектра LiMn2O4. J. Phys. Chem. B 108 , 12713–12717 (2004).

CAS Статья Google ученый

33.

Paolo, G. et al. QUANTUM ESPRESSO: модульный программный проект с открытым исходным кодом для квантового моделирования материалов. J. Phys .: Condens. Дело , , 21, , 395502 (2009).

ADS Google ученый

34.

Хаманн Д. Р. Оптимизированные сохраняющие норму псевдопотенциалы Вандербильта. Phys. Ред. B 88 , 085117 (2013).

ADS Статья Google ученый

35.

Schlipf, M. & Gygi, F. Алгоритм оптимизации для генерации псевдопотенциалов ONCV. Comput. Phys. Commun. 196 , 36–44 (2015).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

36.

Lejaeghere, K. et al. Воспроизводимость при расчетах твердых тел по теории функционала плотности. Наука 351 , aad3000 (2016).

37.

Уорбертон Р. Э., Иддир Х., Кертисс Л. А. и Грили Дж. Термодинамическая стабильность поверхностных окончаний шпинели LiMn2O4 с низким и высоким показателем преломления. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8 , 11108–11121 (2016).

CAS Статья Google ученый

38.

Гайджи, Ф. Архитектура Qbox: масштабируемый код молекулярной динамики из первых принципов. IBM J. Res. Dev. 52 , 137–144 (2008).

Артикул Google ученый

39.

Цзян Л., Левченко С. В. и Рапп А. М. Строгое определение степеней окисления ионов в твердых телах. Phys. Rev. Lett. 108 , 166403 (2012).

ADS Статья Google ученый

40.

Чен, Дж., Ву, X. и Селлони, А. Электронная структура и связывающие свойства оксида кобальта в структуре шпинели. Phys. Ред. B 83 , 245204 (2011).

ADS Статья Google ученый

41.

Амос, К. Д., Ролдан, М. А., Варела, М., Гуденаф, Дж. Б. и Феррейра, П. Дж. Выявление реконструированной поверхности Li [Mn ₂ ] O ₄ . Nano Lett. 16 , 2899–2906 (2016).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

42.

Scivetti, I. & Teobaldi, G. (Sub) поверхностное диспропорционирование и абсолютное выравнивание полос в высокоэффективных катодах из LiMn2O4. J. Phys. Chem. С 119 , 21358–21368 (2015).

CAS Статья Google ученый

Как выбрать ИС управления зарядом литий-ионной батареи | Статья

.

СТАТЬЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Джон Б.Гуденаф, которого считают отцом литий-ионных (Li-ion) батарей, стал старейшим лауреатом Нобелевской премии, когда в 2019 году получил Нобелевскую премию по химии за свою новаторскую работу. В настоящее время литий-ионные батареи используются во всех сферах жизни большинства потребителей, поскольку они делают электронные устройства легкими и долговечными. Например, в большинстве мобильных телефонов используется литий-ионный аккумулятор для более длительного времени работы, портативности и удобной зарядки.

Важно эффективно заряжать литий-ионные аккумуляторы для максимального использования.

Как заряжать литий-ионные батареи

Во-первых, давайте проанализируем процесс зарядки литий-ионного аккумулятора. Процесс зарядки можно разделить на четыре различных этапа: постоянный заряд, предварительная зарядка, заряд постоянным током и заряд постоянным напряжением. На рисунке 1 показана кривая зарядки типичного литий-ионного аккумулятора.

Рисунок 1: Кривая заряда литий-ионной батареи

Это кажется простым, но есть много параметров, которые следует учитывать при выборе решения для зарядки аккумулятора. На рис. 2 показаны четыре основных момента при выборе решения.

Рисунок 2: Конструкция зарядного устройства — основные соображения

Эти соображения более подробно описаны ниже:

Топология

Разработчики системы зарядного устройства должны выбрать топологию на основе диапазона входного напряжения, конфигурации батареи, зарядных токов и других приоритетов на уровне системы (см. Рисунок 3) .

Рисунок 3: Топология зарядного устройства

Например, большинство портативных устройств заряжаются от порта USB.Есть два основных типа USB:

• USB Type-A: обычно 5 В при максимальном 1,5 А, этот тип USB может поддерживать быструю зарядку (среди других стандартов) до 12 В
• USB Type-C: 5 В, максимум 3 А. Если поддерживается USB-PD, его можно увеличить до 20 В при 5 А

Если устройство заряжается через порт USB, оно всегда должно поддерживать работу 5 В. Например, для последовательно соединенных батарей (максимальное напряжение VBATT ≥ 8,4 В) используйте топологию повышающего или понижающего напряжения. Если устройство не заряжается от USB-порта, рекомендуется использовать понижающую топологию, поскольку входное напряжение всегда превышает напряжение аккумулятора.

Управляющие контуры

Основная проблема для ИС управления батареями состоит в том, что они имеют несколько контуров управления. Они не только должны управлять входным напряжением и током, они также должны управлять мощностью системы, током и напряжением зарядки аккумулятора, температурой аккумулятора и другими параметрами (см. Рисунок 4) . Например, системе часто приходится регулировать ток зарядки аккумулятора в соответствии с температурой аккумулятора.

Рисунок 4: Различные контуры управления в зарядном устройстве IC

Управление трактом питания

Контур управления траекторией питания динамически регулирует ток заряда батареи в зависимости от мощности входного источника тока и требований к току нагрузки системы.Это гарантирует, что система получит требуемый ток при использовании избыточного заряда для зарядки аккумулятора.

Рисунок 5: Архитектура системы зарядного устройства батареи

В зависимости от характеристик зарядного устройства существует три типичных архитектуры.

Первая архитектура подключает батарею напрямую к системному источнику питания и требует, чтобы напряжение батареи достигло минимального напряжения системы для работы.

Второй — сквозной подход, в котором используются внешние переключатели для управления зарядкой батареи и системными путями.

Третья архитектура — это управление трактом питания NVDC, который представляет собой общий подход, имеющий следующие преимущества по сравнению с двумя предыдущими архитектурами:

• Система может запускаться мгновенно даже при низком напряжении батареи
• Напряжение системы точно соответствует напряжению батареи, чтобы снизить напряжение компонентов системы
• Когда входная мощность ограничена, аккумулятор может дополнять систему
• Система может быть отключена от аккумулятора для поддержки транспортного режима

На рисунке 6 показана кривая зарядки зарядного устройства NVDC.

Рисунок 6: Кривая зарядки Li-Ion с функциями NVDC

Когда напряжение батареи относительно низкое, напряжение системы регулируется в самой низкой рабочей точке (VSYS_REG_MIN на рисунке 6). Когда напряжение батареи приближается к VSYS_REG_MIN, напряжение батареи и системы близко отслеживает друг друга. Поэтому, независимо от состояния аккумулятора, напряжение в системе всегда поддерживается в узком диапазоне. На рис. 7 показаны реальные графики осциллографа.

Рисунок 7: Типичная кривая зарядки (рабочие условия: V _IN = 16 В, V _BATT , линейное изменение с 0 В, ICHG = 1.84A, I _SYS = 1A)

Обратный ход

Операции зарядного устройства, описанные выше, использовали входной источник для зарядки аккумулятора или питания системы. Также возможно обеспечить работу в обратном направлении, например, функцию USB On-the-Go (OTG). Зарядное устройство с функцией USB OTG позволяет внутренней батарее устройства обеспечивать питание устройств через входной порт устройства.

MP2731 ИС для зарядки аккумулятора

Если вашему приложению требуется управление трактом питания NVDC и функция OTG, микросхема зарядного устройства MP2731 полностью удовлетворит ваши потребности. (см. Рисунок 8) .

Рисунок 8: Схема и основные характеристики MP2731

MP2731 — это полностью интегрированное зарядное устройство, которое поддерживает эти режимы и обеспечивает высокую эффективность, а также впечатляющие тепловые характеристики .

Рисунок 9: Высокая эффективность и тепловые характеристики

Поскольку литий-ионные батареи продолжают использоваться в современных приборах и системах, жизненно важно постоянно оценивать, как сделать их более эффективными и рентабельными. Имея на выбор множество архитектур и зарядных устройств, MPS может оптимизировать процесс с помощью таких продуктов, как MP2731.

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылайте их раз в месяц!

Получить техническую поддержку

15 вещей, которые должен знать каждый пользователь LiPo аккумуляторов

Батареи

LiPo обычно безопаснее и экологичнее, чем другие батареи R / C, такие как NiCd и NiMH. LiPo батареи стали наиболее распространенными высокопроизводительными батареями для радиоуправляемых устройств и используются в автомобилях, лодках, самолетах, вертолетах, мультикоптерах и многом другом. Однако при неправильной зарядке, разрядке, хранении, техническом обслуживании или обращении они могут стать чрезвычайно опасными. Это простое руководство по безопасному владению и использованию LiPo-аккумулятора.

Это руководство применимо ко всем R / C LiPo батареям, включая все «умные» батареи, сделанные DJI, такие как Smart Batteries, разработанные для Phantom дронов, Intelligent Flight Battery для маленьких дронов Mavic Mini и Intelligent Flight Batteries, сделанные для гонок DJI. дрон, DJI FPV.

1.Никогда не заряжайте, не разряжайте, не используйте и не храните поврежденный или раздутый LiPo аккумулятор. Немедленно соблюдайте соответствующие протоколы утилизации.

2. Избегайте покупки использованных LiPo батарей. В то время как некоторые предметы, используемые для экономии денег и защиты окружающей среды, покупать разумнее, LiPo-аккумуляторы не относятся к числу таких вещей. Никогда не знаешь, что с ними сделал предыдущий владелец, а они уже могли быть сильно повреждены. «Аккумулятор LiPo как новый, использованный один раз» обычно является мошенничеством, и его следует избегать.

3. Всегда используйте подходящее зарядное устройство / разрядник LiPo-аккумулятора при зарядке и разрядке LiPo-аккумулятора.Крайне важно, чтобы все элементы LiPo-аккумулятора постоянно поддерживали одинаковое напряжение на всех элементах. Если напряжения на элементах слишком сильно отличаются друг от друга (5 мВ ~ 10 мВ), аккумулятор может стать нестабильным и опасным. (Если это не LiPo с одной ячейкой, и в этом случае вам не нужно беспокоиться о балансе ячеек).

4. Всегда используйте огнестойкую сумку безопасности LiPo, металлический ящик для боеприпасов или другой огнеупорный контейнер при зарядке, разрядке или хранении LiPo батарей. Хотя возгорания LiPo случаются редко, они могут произойти невероятно быстро и могут нанести большой ущерб.Все, что требуется, — это внутреннее короткое замыкание, чтобы вывести аккумулятор из строя. Невозможно предсказать, когда это произойдет. Это обычно происходит чаще, когда батареи полностью заряжены, чрезмерно заряжены или разряжены, но это может случиться с любым LiPo в любое время. Никогда не наполняйте емкость батареями до отказа, всегда следуйте рекомендациям производителя относительно LiPo-пакетов относительно того, сколько мАч они могут безопасно вместить. ВСЕГДА стоит инвестировать в взрывозащищенный LiPo-мешок (менее 10 долларов) или баллончик с боеприпасами.

5. Не используйте свой полетный / дорожный чемодан для длительного хранения LiPo. Пена и пластик в этих случаях могут способствовать распространению огня LiPo. Всегда используйте для хранения огнестойкие контейнеры, такие как металлический ящик для боеприпасов или огнестойкий сейф.

6. Никогда не оставляйте заряженные LiPo аккумуляторы без присмотра. Если батарея начинает опухать, дымиться или загораться, вы должны быть в состоянии немедленно справиться с ситуацией. Отход даже всего на 5 минут может означать катастрофу.

7.Пожар LiPo — это химический пожар. Всегда держите огнетушитель класса D рядом с местом зарядки / разрядки и хранения аккумулятора. В зоне зарядки / разрядки и хранения аккумулятора не должно быть никаких материалов, которые могут загореться, например деревянных столов, ковров или контейнеров с бензином. Идеальная поверхность для зарядки и хранения LiPo аккумуляторов — бетон или керамика.

8. Никогда не перезаряжайте LiPo аккумулятор. Обычно полная зарядка составляет 4,2 В на ячейку. Никогда не заряжайте LiPo аккумулятор «струйкой».

9. Никогда не разряжайте LiPo аккумулятор ниже 3,0 В на элемент. В идеале вы никогда не захотите опускаться ниже 3,2 В на элемент, чтобы поддерживать работоспособность батареи. 2,9 В на ячейку и ниже наносят непоправимый ущерб.

10. Никогда не оставляйте LiPo аккумуляторы полностью заряженными более чем на 2–3 дня. Если к 3-му дню вы поймете, что не собираетесь использовать батарею сегодня, вам необходимо разрядить батарею до 3,6–3,8 В на элемент для безопасного хранения, пока вы не будете готовы снова использовать батарею.

11. Правильно ухаживайте за своими LiPo батареями. Всегда храните свои LiPo батареи при комнатной температуре. Не храните их в горячем гараже или в холодном холодильнике. Несмотря на то, что холодная батарея имеет меньше химических реакций, что может продлить срок ее службы, извлечение батареи из холодного холодильника может вызвать конденсацию внутри батареи, что может быть очень опасным.

12. Всегда помните, что тепло — враг номер один для LiPo аккумуляторов. Чем сильнее нагреваются батарейки, тем короче их срок службы.Никогда не заряжайте аккумулятор, еще теплый после использования, и никогда не используйте аккумулятор, еще теплый после зарядки.

13. В зависимости от того, как они используются, большинство LiPo батарей обычно не выдерживают более 300 циклов зарядки. Если оставить их все время с полностью заряженными или разряженными, полностью разряженными или подвергать воздействию высоких температур, это значительно сократит срок их службы.

14. LiPo аккумуляторы плохо работают в холодную погоду. Чем холоднее, тем короче время работы из-за замедления химической активности внутри батареи.Если он ниже 14F (-10C), использование LiPo не рекомендуется. При таких температурах аккумулятор может внезапно выйти из строя вашего автомобиля с радиоуправлением без предупреждения.

15. Всегда кладите свои LiPo аккумуляторы в ручную кладь и никогда не кладите в зарегистрированный багаж, когда путешествуете в самолете. Это закон.

— Написано Джессикой Фаррар

Джессика Фаррар является основателем ASG Aerial и специализируется на аэрофотосъемке для личного и коммерческого использования. Посетите www.ASGaerial.com, чтобы узнать больше или записаться на прием.

Джессика Фаррар также является администратором сети S.W.A.R.M. Сеть, в которой тысячи пилотов со всего мира добровольно делятся своими навыками, чтобы помочь связать спасательные дроны с пропавшими людьми. Посетите www.SARdrones.org, чтобы узнать больше о том, чем вы можете помочь.

Похожие сообщения:

Связанные

Новый свет на зарядку литий-ионных аккумуляторов

Исследователи из U.Аргоннская национальная лаборатория Министерства энергетики США сообщила о новом механизме ускорения зарядки литий-ионных аккумуляторов для электромобилей. Простое воздействие на катод пучка концентрированного света — например, белого света ксеноновой лампы — сокращает время зарядки аккумулятора в два или более раз. В случае коммерциализации такая технология может изменить правила игры для электромобилей.

Владельцы электромобилей хорошо осведомлены о «беспокойстве по поводу запаса хода», поскольку уровень заряда низкий или ближайшая зарядная станция кажется слишком удаленной.Быстрая зарядка остается серьезной проблемой, если такие автомобили когда-либо захватят большой сегмент рынка транспортных услуг. Зарядка пустого электромобиля обычно занимает около восьми часов.

«Мы хотели значительно сократить эту зарядовую реакцию, не повреждая электроды из-за более сильного протекания тока». — Кристофер Джонсон, заслуженный научный сотрудник Аргонны

В настоящее время существуют специальные станции наддува, которые обеспечивают сверхбыструю зарядку электромобилей за счет подачи гораздо более высокого тока к батарее.Однако пропускание слишком большого тока за слишком короткое время снижает производительность батареи.

Обычно литий-ионные аккумуляторы для транспортных средств медленно заряжаются для достижения полной электрохимической реакции. Эта реакция включает удаление лития с оксидного катода и введение его в графитовый анод.

«Мы хотели значительно сократить эту зарядовую реакцию, не повреждая электроды из-за повышенного протекания тока», — сказал Кристофер Джонсон, заслуженный научный сотрудник Аргонны и руководитель группы химических наук и инженерии.

Современные литий-ионные аккумуляторы работают в темноте, а электроды помещены в корпус. В фотоусилителе Argonne будет использоваться прозрачный контейнер, который позволяет концентрированному свету освещать электроды батареи во время зарядки.

Чтобы исследовать процесс зарядки, группа исследователей создала небольшие литий-ионные элементы («монетные элементы») с прозрачными кварцевыми окнами. Затем они проверили эти элементы с белым светом, проходящим через окно на катод, и без него.

«Мы предположили, что во время зарядки белый свет будет благоприятно взаимодействовать с типичным материалом катода, и это подтвердилось в наших испытаниях элементов», — сказал Джонсон. Этот катодный материал представляет собой оксид лития-марганца, сокращенно LiMn ₂ O ₄ (LMO).

Ключевым ингредиентом этой благоприятной реакции является взаимодействие света с LMO, полупроводниковым материалом, который, как известно, взаимодействует со светом. Поглощая фотоны света во время зарядки, элемент марганец в LMO меняет свое зарядовое состояние с трехвалентного на четырехвалентный (Mn ³⁺ на Mn ⁴⁺ ).В ответ ионы лития выбрасываются из катода быстрее, чем это произошло бы без процесса фотонного возбуждения.

Это условие ускоряет реакцию батареи. Команда обнаружила, что более быстрая реакция привела к более быстрой зарядке без снижения производительности батареи или срока службы. «Наши тесты батарей показали двукратное сокращение времени зарядки при включенном свете», — сказал Джонсон.

Исследовательская группа выполнила эту работу в рамках Центра исследований электрохимической энергии (CEES), исследовательского центра DOE Energy Frontier (EFRC), возглавляемого Аргонном.

«Это исследование является прекрасным примером того, как цель CEES по пониманию электродных процессов в литий-ионных батареях обеспечивает решающий прогресс, влияющий на технологии», — сказал Пол Фентер, директор CEES и старший физик отдела химических наук и инженерии. «Это символ трансформирующего воздействия, которого может достичь программа EFRC».

Джонсон добавил: «Это первое в своем роде открытие, в котором объединены технологии освещения и аккумуляторов, и это пересечение является хорошим предзнаменованием для будущего инновационных концепций зарядки аккумуляторов.”

Управление автомобильных технологий Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США определило быструю зарядку как важнейшую проблему в обеспечении массового внедрения электромобилей с целью 15-минутного использования. время перезарядки, и это исследование может стать ключом к тому, чтобы сделать это возможным.

Это исследование появилось в Nature Communications , под названием «Фотоускоренная быстрая зарядка литий-ионных аккумуляторов». Помимо Джонсона, другие участники Аргонны — Анна Ли, Мартон Вёрёш, Уэсли М.Доуз, Йенс Никлас, Олег Полуэктов, Ричард Д. Шаллер, Хаким Иддир, Виктор А. Марони, Юндж Ли, Брайан Ингрэм и Ларри А. Кертисс.

Это исследование финансировалось Управлением фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США и частично проводилось в Центре наноразмерных материалов, являющемся объектом пользователя Управления науки Министерства энергетики США.

.